KR20200107944A - 내시경 비접촉식 측정 장치 - Google Patents

내시경 비접촉식 측정 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20200107944A
KR20200107944A KR1020207018524A KR20207018524A KR20200107944A KR 20200107944 A KR20200107944 A KR 20200107944A KR 1020207018524 A KR1020207018524 A KR 1020207018524A KR 20207018524 A KR20207018524 A KR 20207018524A KR 20200107944 A KR20200107944 A KR 20200107944A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
pattern
imaging system
measurement
pattern projector
Prior art date
Application number
KR1020207018524A
Other languages
English (en)
Inventor
밴자민 매르텐스
알레인 델챔버
맥심 페트레
제이크스 데비에르
드미트리 르덕
Original Assignee
유니베르시테 리브레 드 브룩크젤즈
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 유니베르시테 리브레 드 브룩크젤즈 filed Critical 유니베르시테 리브레 드 브룩크젤즈
Publication of KR20200107944A publication Critical patent/KR20200107944A/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2509—Color coding
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00004—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing
    • A61B1/00009—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing of image signals during a use of endoscope
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00002—Operational features of endoscopes
    • A61B1/00004—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing
    • A61B1/00009—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing of image signals during a use of endoscope
    • A61B1/000094—Operational features of endoscopes characterised by electronic signal processing of image signals during a use of endoscope extracting biological structures
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00064—Constructional details of the endoscope body
    • A61B1/00071—Insertion part of the endoscope body
    • A61B1/0008—Insertion part of the endoscope body characterised by distal tip features
    • A61B1/00096—Optical elements
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/00163—Optical arrangements
    • A61B1/00194—Optical arrangements adapted for three-dimensional imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/04—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances
    • A61B1/05—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor combined with photographic or television appliances characterised by the image sensor, e.g. camera, being in the distal end portion
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0605—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements for spatially modulated illumination
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0607—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements for annular illumination
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/0638—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements providing two or more wavelengths
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/06—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements
    • A61B1/07—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor with illuminating arrangements using light-conductive means, e.g. optical fibres
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B1/00—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor
    • A61B1/267—Instruments for performing medical examinations of the interior of cavities or tubes of the body by visual or photographical inspection, e.g. endoscopes; Illuminating arrangements therefor for the respiratory tract, e.g. laryngoscopes, bronchoscopes
    • A61B1/2676—Bronchoscopes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0062—Arrangements for scanning
    • A61B5/0066—Optical coherence imaging
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/0059—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence
    • A61B5/0082—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes
    • A61B5/0084—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons using light, e.g. diagnosis by transillumination, diascopy, fluorescence adapted for particular medical purposes for introduction into the body, e.g. by catheters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A61B5/1076—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof for measuring dimensions inside body cavities, e.g. using catheters
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/103—Detecting, measuring or recording devices for testing the shape, pattern, colour, size or movement of the body or parts thereof, for diagnostic purposes
    • A61B5/107—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof
    • A61B5/1079—Measuring physical dimensions, e.g. size of the entire body or parts thereof using optical or photographic means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/24—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures
    • G01B11/25—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object
    • G01B11/2513—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring contours or curvatures by projecting a pattern, e.g. one or more lines, moiré fringes on the object with several lines being projected in more than one direction, e.g. grids, patterns
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1006—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths
    • G02B27/1013—Beam splitting or combining systems for splitting or combining different wavelengths for colour or multispectral image sensors, e.g. splitting an image into monochromatic image components on respective sensors
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00—Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/10—Beam splitting or combining systems
    • G02B27/1086—Beam splitting or combining systems operating by diffraction only
    • G02B27/1093—Beam splitting or combining systems operating by diffraction only for use with monochromatic radiation only, e.g. devices for splitting a single laser source
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0012—Biomedical image inspection
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/60—Analysis of geometric attributes
    • G06T7/62—Analysis of geometric attributes of area, perimeter, diameter or volume
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/70—Determining position or orientation of objects or cameras
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/54—Mounting of pick-up tubes, electronic image sensors, deviation or focusing coils
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/55—Optical parts specially adapted for electronic image sensors; Mounting thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/56—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof provided with illuminating means
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/10—Image acquisition modality
    • G06T2207/10068—Endoscopic image
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T2207/00—Indexing scheme for image analysis or image enhancement
    • G06T2207/30—Subject of image; Context of image processing
    • G06T2207/30004—Biomedical image processing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N23/00—Cameras or camera modules comprising electronic image sensors; Control thereof
    • H04N23/50—Constructional details
    • H04N23/555—Constructional details for picking-up images in sites, inaccessible due to their dimensions or hazardous conditions, e.g. endoscopes or borescopes

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Dentistry (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Otolaryngology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
  • Endoscopes (AREA)
  • Instruments For Viewing The Inside Of Hollow Bodies (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Measurement Of Optical Distance (AREA)

Abstract

비접촉 측정을 위한 장치(10)는: 광원(18), 광원에 광학적으로 결합된 회절 광학 요소(173)를 포함하는 광 패턴 프로젝터(17), 광 패턴 프로젝터에 의해 조명되는 타겟 사이트(8)를 이미징 하도록 구성된 이미징 시스템(16); 광 패턴 프로젝터 및 이미징 시스템이 고정된 상대적 위치에 부착되는 지지부(15), 및 이미징 시스템에 의해 획득된 데이터를 프로세싱 하도록 구성된 프로세싱 유닛(12)을 포함한다. 지지부는 광 패턴 프로젝터(17)의 광학 축(175)에 평행한 종축(151)을 가지며, 광 패턴 프로젝터(17) 및 이미징 시스템(16)은 상기 종축(151)을 따라 이격된 위치에 배열된다. 광원은 상이한 컬러의 복수의 광빔을 방출하도록 동작 가능하고, 복수의 광빔 각각은 회절 광학 요소(173)에 광학적으로 결합된 코히어런트 빔이다. 회절 광학 요소가 개별 패턴을 생성하는 상이한 회절 각도에 따라 복수의 광빔을 회절시키도록 구성된다. 프로세싱 유닛은 개별 패턴들 중 하나의 하나로부터 획득된 데이터에서 자동으로 인식되는 적어도 2 개의 위치에 기초하여 측정을 결정하도록 구성된다.

Description

내시경 비접촉식 측정 장치
본 발명은 비접촉 측정을 위한 장치 및 방법, 내부 공동의 표면에 비접촉 치수 측정을 수행할 수 있는 내시경 장치 및 방법과 같은 그러나 이에 제한되지 않는 특히 내부 공동 스코핑 장치 및 방법에 관한 것이다. 비접촉 측정은 측정, 예를 들어 공동 직경과 같은 두 포인트 사이의 거리의 측정을 얻기 위해 삼각 측량에 의해 유리하게 수행된다.
의료 분야에서, 스텐트 설치(stent placement) 이전에 기도 측정(airway measurement)에 대한 관심이 높아지고 있다. 의사는 적절한 스텐트를 선택하거나 기도 협착증을 측정하기 위해 기관지 직경을 측정해야 한다. 이러한 측정을 위해 의사는 현재 CT-스캔(CT-Scan)을 사용하여 환자에게 방사선을 조사하거나 크기 레퍼런스로 사용되는 생검 포셉(biopsy forcep)을 사용하지만 측정 도구만큼 정확하지는 않다. 기도의 직경은 기관(trachea)의 경우 20mm 이상, 가장 작은 기관지(bronchi)의 경우 거의 2mm까지 비교적 넓은 범위 내에서 변할 수 있다.
US 2012/0190923부터 표면의 지형을 측정하는 내시경이 알려져 있다. 내시경에는 투영 유닛(projection unit)와 이미징 유닛(imaging unit)이 있다. 투영 유닛과 이미징 유닛은 내시경의 축에 대하여 연속적으로 배열된다. 축상에서 서로 축 방향으로 후방에 배열된 투영 유닛 및 이미징 유닛의 구성은 상당히 작은 내시경 구성을 허용한다. 내시경은 방사상 대칭 구조를 갖는 슬라이드 형태의 투영 구조(projection structure)를 포함한다. 투영 구조는 컬러 코딩 된 광 패턴을 얻기 위해 도파관에 의해 조명된다. 위 장치의 한가지 단점은 광 패턴 프로젝터가 움직이는 부분(슬라이더)과 상당히 복잡한 구조를 가지고 있어 내시경이 더 소형화되는 것을 방해한다는 것이다. 위 장치의 다른 단점은 크기 또는 직경과 같은 간단한 측정이 필요할 때 사용자 인터페이스를 다루는 사용자가 필요하다는 것이다. 장치의 조작자(operator)가 일반적으로 내시경을 안내 및/또는 위치시키는데 관련된 양손이 필요하기 때문에, 이는 성가실 수 있다.
본 발명의 목적은 넓은 범위의 내부 공동 직경을 정확하게 측정할 수 있고 특히 인간의 기도에 유용한 내시경 비접촉 측정 장치를 제공하는 것이다. 직경이 2.8 mm 이하인 채널, 특히 기관지경(bronchoscope)의 기기(instrument) 채널과 같은 내시경의 기기 채널에 사용하기 위해 소형화될 수 있는 내시경 비 접촉 측정 장치를 제공하는 것이 목적이다.
본 발명의 목적은 구조가 단순하고 및/또는 사용하기 쉬운 내시경 비 접촉 측정 장치를 제공하는 것이다. 특히, 바람직하게는 사용자 개입없이 실시간으로 자동 측정을 수행할 수 있는 그러한 장치를 제공하는 것이 목적이다.
본 발명에 따르면, 첨부된 청구 범위에 기재된 비접촉 측정 장치가 제공된다. 본 발명에 따른 장치는 유리하게는, 타겟 사이트(target site)에서 측정 포인트와 접촉할 필요없이 타겟 사이트에서 원격으로 측정을 수행하도록 구성된다. 장치는 광원(light source) 및 광원에 광학적으로 결합된 회절 광학 요소(diffractive optical element)를 포함하는 광 패턴 프로젝터(light pattern projector), 광 패턴 프로젝터에 의해 조명되는 타겟 사이트를 이미징 하도록 구성된 이미징 시스템(imaging system), 광 패턴 프로젝터 및 이미징 시스템이 고정된 상대 위치에 부착되는 지지부(support), 및 이미징 시스템에 의해 획득된 데이터를 프로세싱 하도록 구성된 프로세싱 유닛(processing unit)을 포함한다.
지지부는 광 패턴 프로젝터의 광학 축에 평행한 종축을 가지며, 광 패턴 프로젝터 및 이미징 시스템은 종축을 따라 이격된 위치에 배열된다. 광 패턴 프로젝터, 특히 회절 광학 요소 및 이미징 시스템은 유리하게 서로의 뒤에 배열된다. 그것들은 유리하게 동축으로(coaxially) 배열된다. 광 패턴 프로젝터는 유리하게는 광학 축에 대해(실질적으로) 회전 대칭을 갖는 패턴을 투영하도록 구성된다.
본 발명의 양태에 따르면, 광원은 상이한 컬러의 복수의 광빔을 순차적으로 또는 동시에 방출하도록 동작 가능하다. 복수의 광빔의 각각은 코히어런트 빔(coherent beam)이다. 코히어런트 빔들 각각에 광학적으로 결합된 회절 광학 요소는 개별 또는 특정의 패턴에 따라 복수의 광빔을 회절시키도록 구성된다. 개별 패턴은 상이한 파장의 광으로 인한 상이한 각도에 따라 상이한 컬러를 갖는 복수의 광빔을 회절시키는 회절 광학 요소로부터 발생한다.
일 양태에 따르면, 프로세싱 유닛은 개별 패턴들 중 하나의 하나로부터 획득된 데이터에서 검출된 적어도 2 개의 위치에 기초하여 측정을 결정하도록 구성된다. 적어도 2 개의 위치는 획득된 데이터에서 예를 들어 적절한 이미지 인식 알고리즘(image recognition algorithm)을 통해 제어기(controller)에 의해 자동으로 인식된다. 즉, 한 번에 측정을 수행하기 위해 상이한 컬러 중 단지 하나의 패턴만 사용된다.
상기 양태의 이점은 지시된 장치가 자동 측정을 위한 포인터 장치(pointer device)로서 사용될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 의사 또는 조작자는, 예를 들어 측정이 필요한 인간 기도의 기관지, 내강(lumen)의 제한 상에 등의, 타겟 위치(target location)에서 개별 패턴 중 적어도 하나를 포인트 하고, 장치는 광 패턴이 포인트 한 위치에서 원하는 측정, 예를 들어 기관지의 크기 또는 제한의 직경을 자동으로 실행할 것이다. 유리하게는 개별 패턴 중 하나에 기초하기 때문에 측정이 자동으로 수행될 수 있다. 따라서 측정은, 예를 들어 더 이상의 개입없이 시각적 디스플레이 상에서 확인할 수 있는 것으로, 조작자가 장치를 정확하게 포인트 하기만 하면 이루어진다.
투영 패턴이 단순한 형태일 때 프로세싱 유닛과 조작자에게 더 쉬울 것이고, 예를 들어 회전 대칭, 유리하게는 단일 원, 또는(단일) 원 상에 배열된 복수의 포인트 또는 라인 세그먼트를 갖는 패턴에서 정확한 시각적 위치 지정(positioning)이 가능하다. 측정은 원형 패턴의 직경 또는 둘레, 또는 원형 패턴으로 둘러싸인 면적(표면) 일 수 있다. 따라서 측정과 패턴 사이에 일대일 등록이 이루어지므로 조작자가 측정 포인트에서 장치를 올바르게 위치하거나 포인팅 할 수 있다.
유리하게는, 프로세싱 유닛은 개별 패턴 각각을 개별적으로 프로세싱 하도록 구성된다. 여전히 유리하게, 프로세싱 유닛은 개별 패턴의 각각(또는 다수의 패턴)에 대해 대응하는 측정을 결정하도록 구성된다. 이들 측정 각각은 유리하게는 개별 패턴 각각으로부터 획득된 데이터에서 검출된 적어도 2 개의 위치에 기초한다. 상이한 파장의 광이 상이한 각도 하에서 회절될 것으로 알려져 있지만, 본 양태
에서 이는 별도의 투영 패턴을 생성하기 위해 이용된다. 개별 패턴은 유리하게 이격되어 있다. 복수의 광빔 중 상이한 하나에 관한 각각의 개별 패턴은 유리하게 동일한 평면 상에 투영될 때 상이한 크기를 갖는다. 본 발명자들은 장치로부터의 동일한 타겟 거리에서의 측정 및 상이한 컬러의 패턴(즉, 상이한 광 파장)에 기초하여 이루어진 측정은 측정 장치와 타겟 사이트 간의 동일한 거리를 고려하여 상이한 정확도를 가질 것이라는 것을 보여주었다. 더 큰 파장의 광빔(예를 들어, 적색 컬러)에 의해 형성된 패턴을 사용한 측정은 더 짧은 파장의 광빔(예를 들어, 청색 컬러)에 의해 형성된 패턴이 사용될 때 보다 더 우수한 정확성을 갖는 것으로 나타났다. 그러나 더 큰 파장의 빔은 더 큰 각도에 따라 회절 되어 더 큰 크기의 패턴을 형성할 것이다. 이러한 더 큰 패턴은 타겟 사이트의 더 작은 기능을 포함하지 않을 수 있다. 따라서, 측정하고자 하는 피처의 크기에 따라, 본 양태에 따른 장치는 상이한 광빔 파장의 패턴을 사용할 수 있게 하여, 임의의 크기의 측정에 대해 동일한 상대 정확도가 얻어진다. 결과적으로, 측정 범위 내의 내강(lumen) 크기 또는 깊이에 대해 측정 정확도가 보장된다.
유리하게는, 프로세싱 유닛은 복수의 광빔 중 어느 하나 또는 개별 패턴 중 어느 것이 방출될지를 제어하기 위해 광원에 결합될 수 있다. 유리하게는, 예를 들어 프로세싱 유닛에 의해, 패턴 또는 밝은 컬러를 자동으로 선택할 수 있다. 위에 표시된 개별 패턴은 컬러로 구분된 패턴이 아니라 고유한 패턴이다. 따라서, 컬러 코딩 된 패턴은 본 발명의 양태에서 유리하게 사용되지 않는다.
본 개시의 제2 양태에 따르면, 비접촉 측정을 수행하는 방법이 제공된다. 이 방법은 내부 공동(internal cavity)의 타겟 사이트에 복수의 개별 패턴을 투영하는 단계를 포함한다. 복수의 패턴은 상이한 컬러의 복수의 광빔으로부터 시작된다. 복수의 광빔 중 각각은 코히어런트 빔(coherent beam)이다. 복수의 광빔은 복수의 패턴 중 하나를 분리하기 위해 회절된다. 복수의 패턴이 이미지화 되고, 개별 패턴 중 하나의 단일 패턴의 적어도 2 개의 위치에 기초하여 예를 들어 삼각 측량(triangulation)을 통해 측정이 결정된다. 유리하게는, 측정은 예를 들어 각각의 패턴의 적어도 2 개의 위치에 기초하여 각각의 개별 패턴에 대해 결정될 수 있다. 복수의 개별 패턴은 유리하게 동시에 투영되지 않으며, 사용자는 예를 들어 복수의 개별 패턴 중 하나가 투영할 사용자 인터페이스를 통해 수행될 수 있다. 유리하게는, 측정은 타겟 사이트에서 측정 포인트를 자동으로 인식하여 결정된다. 본 발명의 방법은 본 발명에 따른 장치를 사용하여 유리하게 수행된다.
본 발명의 양태는 이제 첨부 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명될 것이며, 여기서 동일한 참조 번호는 동일한 특징을 도시한다:
도 1은 본 명세서에 설명된 양태에 따른 장치의 다양한 구성 요소를 나타낸다;
도 2는 여기에 설명된 일부 양태에 따른 장치의 원위 부분의 광학 조립체를 나타낸다;
도 3은도 2의 광학 조립체의 수학적 모델을 나타낸다;
도 4는 본 명세서에 설명된 양태에 따른 장치의 개략적 인 구성을 나타낸다;
도 5는 상이한 파장(청색, 녹색 및 적색), 픽셀 오차 = 0.5 픽셀, 초점 길이 = 165 픽셀, 베이스 라인 = 5 mm의 광 패턴에 대한 측정 깊이에 대한 절대 측정 오차를 나타내는 그래프를 나타낸다;
도 6은 상이한 파장(청색, 녹색 및 적색), 픽셀 오차 = 0.5 픽셀, 초점 길이 = 165 픽셀, 베이스 라인 = 5 mm의 광 패턴에 대한 측정 직경에 대한 직경의 절대 측정 오차를 나타내는 그래프를 나타낸다;
도 7은 본 명세서에 설명된 다른 양태에 따른 장치의 프로브를 나타낸다;
도 8은 본 명세서에 설명된 또 다른 양태에 따른 장치의 프로브를 나타낸다;
도 9는 여기에 설명된 다른 양태에 따라 프로브를 안내하기 위해 외부 기기 채널이 부착된 장치의 프로브를 나타낸다;
도 10은 동일한 회절 광학 요소를 통해 3 개의 상이한 파장의 광빔을 방출함으로써 얻어진 벽에 투영된 한 세트의 개별 패턴을 나타낸다.
도 1을 참조하면, 비접촉 측정 장치(non-contact measurement device)(10)는 일반적으로 케이블(cable)(14)을 통해 프로세싱 유닛/제어기(processing unit/controller)(12)에 연결된 프로브(probe)(11)를 포함한다. 대안적으로 프로브(11)를 제어기(12)에 무선으로 연결하는 것이 가능하다. 의료 영상에 사용하기 위한 현재 예에서, 프로브(11)는 내시경(endoscope)(9)의 기기 채널(instrument channel)을 통해 또는 트로카(trocar)와 같은 다른 안내 내시경 도구를 통해 환자에게 삽입되도록 구성된다. 대안적으로 프로브(11)는 추가적인 안내 도구를 요구하지 않고 환자에 직접 삽입될 수 있다(예를 들어 내시경으로서 형성될 수 있다). 제어기(12)는 시각적 디스플레이(visual display)(13)에 연결될 수 있고 결과를 디스플레이 상에 디스플레이 하도록 구성될 수 있다.
프로브(11)는 케이블(14)이 연결되는 근위 단부(proximal end)(111) 사이에서 연장되는 가요성(flexible)이며 길쭉한 장치(elongate device), 및 환자에 가장 먼저 삽입되는 단부 및 따라서 조작자로부터 가장 먼 단부를 형성하는 원위 단부(distal end)(112)로서 형성될 수 있다. 도 2를 참조하면, 프로브(11)의 원위 단부(112)에서, 장치(10)는 이미징 시스템(imaging system)(16)과 광 패턴 프로젝터(light pattern projector)(17)가 고정되고 유리하게 이격된 관계로 부착되는 지지부(support)를 포함한다. 지지부는 바람직하게는 길고 유리하게 원통형일 수 있는 하우징(housing)(15)으로서 배열된다. 지지부는 PMMA, 폴리 카보네이트(polycarbonate) 또는 유리와 같은 투명한 플라스틱으로 만들어질 수 있다. 성형 또는 가공이 가능하다. 유리하게는, 프로브는 내시경의 기기 채널을 통해 이동할 수 있을 정도로 작다. 기기 채널 직경의 구체적인 예는 2.8 mm, 2.1 mm 및 2 mm이다.
이미징 시스템(16)은 광 패턴 프로젝터(17)에 의해 투영된 광 패턴의 유리하게 픽셀 화 된 이미지를 캡처하도록 구성된다. 이를 위해, 이미징 시스템(16)은 광학 렌즈와 결합될 수 있는 CCD 또는 CMOS 센서와 같은 이미징 센서를 포함할 수 있다. 이미징 시스템은 제어기/프로세싱 유닛(12) 및 가능하게는 근위 단부에 위치된, 예를 들어 전력 및/또는 신호 전송 케이블(signal transmission cable)을 통해 제어기(12) 내의 전력 공급 장치(power supply)에 연결된다. 또는, 이미징 시스템(16)은 배터리와 같은 독립적(반송) 전원을 포함할 수 있다. 이미징 센서의 적합한 예는 옴니비젼(Omnivision®) OV6946A로, 기관지 검사(inspection of bronchi)와 같은 일반적인 검사에 장치를 사용할 수 있다. 장치(10)는 유리하게는 예를 들어 제어기(controller)(12)에 원격으로 배열된 광원을 포함할 수 있다. 광원은 대안적으로 하우징(housing)(15) 내에 배열될 수 있다. 광섬유(optical fibre)(171)는 광원을 전형적으로 원위 단부(112)에 배열되고 하우징(15) 내에 고정되는 광 패턴 프로젝터(17)에 유리하게 연결한다. 광 패턴 프로젝터는 홀로아이 포토닉스(Holoeye Photonics)(독일)에 의해 제공된 DE-R 220과 같은 회절 광학 요소(diffractive optical element)(DOE)(173)를 포함한다. 광학 시스템은 광섬유(171)에 의해 운반되는 광빔을 시준하기 위한 하나 이상의 렌즈(172)를 더 포함할 수 있다. 콜리메이팅 렌즈(collimating lens)의 특정예는 2.0mm 직경의 토르랩(Thorlabs)(미국)의 용융 실리카 볼 렌즈(Fused Silica Ball Lens)와 같은 볼 렌즈(ball lens)이다.
이 예에서, 이미징 시스템(16)은 큰 시야를 갖기 위해 광 패턴 프로젝터(17)의 광학 시스템의 전방에 배열되고, 둘 다 하우징(15)의 종축(longitudinal axis)(151) 상에 유리하게 정렬된다. 그렇게함으로써, 이미징 시스템(16)은 광 패턴 프로젝터(17)의 조명 필드(field of illumination)(174) 내에 위치된다. 그러나, 이미징 시스템(16)은 종축(151)을 따라 광 패턴 프로젝터(17)의(광학 시스템)으로부터 이격되고, 따라서 이미징 시스템(16)은 광 패턴 프로젝터(17)의 조명 필드(174)만을 부분적으로 방해한다. 대안적으로, 이미징 시스템(16)과 광 패턴 프로젝터(17)의 위치를 교환할 수 있다. 다시 말해서, 광 패턴 프로젝터(17)는 이미징 시스템(16)의 전방에 배치될 수 있다.
이미징 시스템(16)의 광학 축(161)은 유리하게는 광 패턴 프로젝터(17)의 광학 축(175)과 일치하고, 광학 축(161, 175) 중 하나 또는 둘 모두는 종축(151)과 일치할 수 있다. 또는, 광학 축(161)은 예를 들어 광학 축(175)으로부터 오프셋 될 수 있다. 광학 축(161, 175)은 실질적으로 평행하고 이격될 수 있다. 광학 축(175)은 예를 들어 DOE(173)의 광학 축에 대응한다.
광 패턴 프로젝터(17) 앞에 이미징 시스템(16)이 배치되어 있기 때문에, 광 패턴 프로젝터(17)에 의해 조명되고 이미징 시스템(16)에 의해 음영 처리되지 않은 타겟 사이트에 대한 측정이 수행될 수 있다. 이미징 시스템(16)에는 조명 필드(174)의 적어도 일부를 이미징 하기에 적합한 렌즈가 제공될 수 있다. 삼각 측량 기술(Triangulation technique)은 프로젝터(17)와 이미징 시스템(16)이 이격되어 있기 때문에 광 패턴에 의해 조명되고 시스템(16)에 의해 이미징 되는 타겟 사이트의 해당 부분에 적용될 수 있다.
도 2의 배치의 하나의 이점은, 광 패턴 프로젝터(17), 특히 광학 시스템 및 보다 특별히 DOE(173)와 이미징 시스템(16) 사이의 거리가 유리하게는 하우징(15)의 외부 직경을 증가시키지 않으면서 원하는 대로 선택될 수 있다는 것이다. 결과적으로, 프로브(11)는 시스템의 부피를 감소시키기 위해 매우 컴팩트 하게 만들어질 수 있지만, 바람직한 측정 정확도를 제공할 수 있다. 이러한 구성으로, 프로브(11)는 내시경의 기기 채널 또는 내강(lumen)을 통한 삽입을 허용하도록 충분히 작게 만들어질 수 있다. 따라서, 프로브(11)는 유리하게는 내시경과 함께 이동하여 타겟 사이트에 도달할 수 있다. 대안적으로, 내시경에 대한 외부 부착을 위해 적합한 커넥터를 프로브(11)에 제공하는 것이 가능하다. 이 경우에도 부피가 줄어든다.
상기 광 패턴 프로젝터 및 이미징 시스템(도 2)의 배열은 예를 들어 원형 또는 적어도 회전 대칭 패턴을 사용하는 것이 유리하다. 원, 사각형, 두 개의 평행선과 같이 광학 축 주위에 고유한 포인트를 포함한다. 이 경우, 패턴의 변형은 방사상으로 일어난다. 이를 위해, 광학 시스템 및 DOE는 특히 유리하게는 광학 축(175) 주위에서 회전 대칭을 갖는 광학 특성을 갖는다.
투영 패턴은 바람직하게 원형이거나, 유리하게는 광학 축(175)을 중심으로 회전 대칭을 갖는다. 투영 패턴은 예를 들어 도트로 형성될 수 있다. 원, 또는 라인, 원 세그먼트, 호 또는 컴퓨터에 의한 분석을 가능하게 하는 임의의 다른 적합한 패턴으로 배열될 수 있다. 유리하게는, 광 패턴(light pattern)은 시각적으로 침범적이지 않고 유리하게는 예를 들어 내시경 모니터에 의해 내부 공동의 시야를 방해하지 않는다. 광 패턴은 유리하게는 예를 들어 라인, 원 또는 복수의 점 또는 마커 같은 단순한 형태이다. 상기와 같은 광 패턴은 유리하게는 사용자가 측정이 필요한 스폿에 패턴을 위치시킬 수 있게 한다. 특히, 본원에 기술된 장치는 길이(예를 들어, 둘레) 또는 직경과 같은 거리를 측정하도록 구성된다. 이를 위해, 광 패턴은 거리가 결정될 사이의 타겟 사이트 상의 적어도 두 포인트에 위치되어야 한다. 따라서, 광 패턴은 유리하게는 타겟 사이트에서 두 개 이상의 포인트에 동시에 쉽게 위치될 수 있게 한다. 예를 들어, 정사각형 및 기타 다각형과 같이 주어진 각도에서 회전 대칭이 있는 패턴과 같은 원형 지오메트리에서 벗어난 패턴도 사용할 수 있다.
광 패턴이 이미징 시스템(16)에 의해 이미지화 됨으로써, 그 이미지는 광 패턴의 자동 인식 및 유리하게는 실시간으로 거리를 결정하기 위한 프로세싱 수단을 포함하는 제어기(12)에 의해 획득된다. 일반적으로 조명 패턴의 형상이 단순할수록 프로세싱이 더 쉬워진다.
광 패턴 프로젝터에 결합된 광원은 유리하게는 단색 협대역 광원, 전형적으로는 레이저 다이오드이다. 광원은 코히어런트 광을 방출하도록 유리하게 동작할 수 있다. 이러한 광원의 하나의 적절한 예는 미국 토르랩(Thorlabs)의 LP450-SF15이다. 광원은 제어기(12)에 배열될 수 있다. 그 후, 광섬유(171)는 하우징(15)에서 광원에 의해 방출된 광빔을 광 패턴 프로젝터(17)로 운반하는데 사용된다. 광섬유의 적합한 예는 미국 토르랩(Thorlabs)의 S405-XP이다. 대안적으로, 광원은 하우징(15)에 제공될 수 있다.
유리하게는, 이 패턴은 예를 들어, 직경 또는 거리가 바람직한 두 포인트와 같이, 사용자가 측정 포인트를 정의하는데 도움을 주고 및/또는 측정 포인트를 자동으로 인식할 수 있도록 한다. 따라서, 프로브(11) 및/또는 내시경(9)을 안내하는 의사에 의해 광 패턴을 보기 쉽게 하기 위해, 광원이 가시 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 자동 인식은 유리하게는 그래픽 사용자 인터페이스와 같은 사용자 인터페이스에 대한 사용자 처리없이 자동 측정을 가능하게 한다. 다시 도 1을 참조하면, 사용자가 포인팅 장치로 포인트를 선택할 필요없이 시각적 디스플레이(13) 상에 측정이 도시될 수 있다. 광 패턴은 예를 들어 타겟 사이트 상의 두 포인트 사이의 측정과 같은 거리 측정을 하기 위해 전용된다는 점에 주목하는 것이 편리할 것이다. 내강 크기, 직경, 너비 등 또는 면적 측정이며, 주로 표면 지형(surface topography)을 위한 것은 아니다. 표면 지형은 본 발명에 따른 장치에서 유리하게는 구현되지 않는다. 광 패턴은 유리하게는 실시간 거리 측정을 가능하게 한다. 측정된 거리의 시각화는 사용자가 해부학적 구조의 이미징, 예를 들어 내시경 카메라로 수행하고 잘못된 3D 재구성으로 인한 오차 위험없이 올바른 진단을 수행한다. 다른 장점은 동일한 배열을 사용하여 단순히 DOE를 변경하여 다른 패턴 모양을 투사할 수 있다는 것이다.
도 4를 참조하면, 일 양태에서, 광원은 복수의 코히어런트 광빔을 방출하도록 동작 가능하다. 코히어런트 광빔은 다른 컬러, 예를 들어 이들은 청색, 녹색 및 적색(RGB 시스템, 다른 시스템도 사용될 수 있음)으로 제한되지는 않지만 기본 컬러 세트를 형성한다. 이를 위해, 광원(18)은 예를 들어 각각 다른 컬러(광 파장)을 방출하는 다른 LED 복수의 코히어런트 광원(181, 182, 183)을 포함할 수 있다. 복수의 광원 각각은 유리하게는 동일한 DOE(173)에 연결된다. 각각의 코히어런트 광원(181-183)은 광빔이 원위 단부에서 DOE(173)로 전달할 수 있는 광섬유(185)에 공급되기 전에 광빔을 시준하기 위한 콜리메이팅 렌즈(184)와 같은 적합한 광학 장치를 포함할 수 있다. DOE(173)에서의 회절 각은 파장에 의존하기 때문에, 코히어런트 광빔을 사용하는 것의 하나의 장점은 각각의 코히어런트 광빔이 상이한 투영(회절) 각도를 갖는 동일한 DOE(173)에 의해 회절될 것이라는 점이다. 예를 들어, DE-220 회절 광학 요소(홀로아이(Holoeye), 베를린(Berlin))는 19 도 각도에서 450 nm의 광빔, 23 도에서 532 nm의 광빔 및 28 도에서 650 nm의 광빔을 투사한다. 광 패턴 프로젝터에서 100mm 거리에서, DE-220 DOE에 의해 형성되고 450 nm 광빔으로 얻어진 대칭 패턴(symmetrical pattern)은 70 mm의 크기(직경)를 가질 것이며, 532nm 광빔으로 얻은 패턴의 크기는 85mm이고 650nm 광빔의 패턴의 크기는 110mm이다.
도 10은 패턴으로서 원의 경우에 얻을 수 있는 개별 동심 패턴 세트(separate concentric pattern)(200)의 일례를 도시한다. 최 내측 패턴(Innermost pattern)(201)은 가장 작은 투영 각도(예를 들어, 상기 예에서 450 nm)를 갖는 컬러의 광빔에 의해 얻어진 패턴이다. 최 외각 패턴(Outermost pattern)(203)은 가장 큰 투영 각도(예를 들어, 상기 예에서 650 nm)를 갖는 컬러의 광빔에 의해 얻어지며, 중간 패턴(intermediate pattern)(202)은 예를 들어 상기 실시예에서 532nm 광으로 얻어진다. 유리하게는 작은 패턴이 큰 패턴에 완전히 포함되어 있음을 알 수 있다. 말할 필요 없이, 다른 종류의 패턴도 가능하다. 따라서, 코히어런트 광빔은 타겟 사이트에서 이격된 광 패턴을 형성할 것이다. 예를 들어, 서클의 경우, 이러한 조명 패턴은 모양이 같을 수 있지만 크기가 다르고, 각각의 컬러의 광빔은 상이한 투사(회절) 각도로 인해 타겟 사이트에서 상이한 직경의 원으로서 투사될 것이다. 원은 유리하게 동심이다. 동심 패턴 생성은 추가 공간이 필요 없다는 장점이 있다. 파장이 작을수록 패턴이 작아진다. 서로 다른 컬러의 여러 동심 패턴을 사용하면 연구할 내강 크기에 가장 잘 맞는 패턴을 쉽게 선택할 수 있다는 장점이 있다. 타겟 사이트에서, 사용자는 측정될 공동 특징(cavity feature)에 가장 적합한 상이한 코히어런트 광빔 중에서 선택할 수 있다.
따라서, 본 명세서에 설명된 양태의 장치로 이루어진 측정은 유리하게는 복수의 개별 패턴 중 하나에 만 의존하고, 즉, 이들은 단지 하나의 컬러 파장으로 얻어진 패턴에 의존한다. 둘 이상에서, 복수의 패턴 중 단일 패턴으로부터 획득된 데이터에 기초하여 타겟 사이트에서의 더 많은 위치가 결정될 수 있다. 제어기는 유리하게는 이들 위치에 기초하여 직경과 같은 측정을 결정하도록 구성된다. 상기는 개별 패턴들 각각, 즉 복수의 광빔들 각각에 대해 반복될 수 있다. 따라서, 본 장치에 의해 이루어진 각각의 측정은 유리하게는 하나의 광빔 컬러로 일대일로 등록된다. 결과적으로, 측정은 타겟 사이트에서의 동일한 특징과 관련될 수 있고, 이러한 측정이 상이한 패턴을 통해 획득될 때 상이한 정확도를 가질 수 있는 측정이 얻어진다.
대안적으로, 서로 다른 컬러의 광빔이 프로브(11)에 연속적으로 적용된다.
다른 대안으로, 코히어런트 광빔을 단일 도파관, 예를 들어 광섬유(171)으로 결합하기 위해 빔 결합기(186)가 복수의 코히어런트 광원(181-183)에 결합된다. 이것은 상이한 컬러의 광빔에 대응하는 광 패턴을 동시에 투영할 수 있게 한다.
다시 도 1을 참조하면, 제어기(12)에 연결된 사용자 인터페이스(121)가 제공될 수 있다. 사용자 인터페이스는 조작자가 상이한 컬러 광빔 중 어느 하나가 투영할 것을 선택하도록 유리하게 구성된다. 예로서, 사용자 인터페이스(121)는 이를 위해 제어 노브(control knob)(122)를 포함할 수 있다. 패턴의 특정 선택은 측정될 구조의 실제 크기 및/또는 원하는 정확도에 의존할 수 있다.
도 3을 참조하면, 예를 들어 기관지 벽의 기도 채널(airway channel)과 같은 내부 채널의 벽(wall)(8)의 측정의 예가 도시되어 있다. 광 패턴 프로젝터(17)는(주어진 파장에 대한) 투영 각도(α)를 가지며, 이미징 시스템(16)은 그 초점 길이(fx)(픽셀)에 의해 정의된 시야(Field-of-view)(FOV)를 가지고 및 패턴은 타겟 위치(target location)(81)에서 벽(8) 상에서 각도(β)로 검출된다. 이미징 시스템과 광 패턴 프로젝터 사이의 거리는 d이고 측정 깊이(광학 축(161)을 따라 이미징 시스템과 측정 포인트(measurement point)(81) 사이의 거리)는 z이다. 채널의 반경은 r이고 r0은 이미징 시스템(16)의 위치에서 광 패턴 FOV의 반경이다. 다음과 같이 쉽게 볼 수 있다:
Figure pct00001
.
깊이(z)는 다음으로 주어진다:
Figure pct00002
.
위의, px는 감지된 포인트의 픽셀 위치이다. 위의 방정식은 주어진 평면에 대해 주어지며 종축 주위의 모든 평면에 유효하다.
다음에서 주어진 투사 각도 α에 대한 측정 정확도는 채널의 크기(반경 r)에 따라 달라진다. 깊이 오차 δz는 다음으로 주어진다:
Figure pct00003
.
도 5는 깊이 z의 함수에서 오차 δz의 도표를 보여준다. 이는 3 개의 상이한 광 파장에 대한 깊이와 관련하여 DOE DE-R 220(홀로아이, 베를린)을 사용하여 장치의 측정 정확도를 나타낸다.
직경 측정에 있어서, 깊이는 덜 중요하다. 반경(r)의 오차 δr은 다음에서 나타난다:
Figure pct00004
.
반경 상의 오차 δr은 내강 직경에 대한 직경 오차로서 도 6에 도시되어 있다. 도 5와 도 6은 밀리미터 이하(sub-mm)의 정확도를 달성할 수 있음을 보여준다. 정확도를 높이기 위해, 더 큰 파장의 광이 사용될 수 있다. 그러나 이미징 영역(카메라 FOV)과 타겟 사이트에 투사된 패턴 사이에 겹침이 없을 수 있기 때문에, 이로 인해 작은 내강에서는 보이지 않는 더 큰 패턴이 생긴다. 작은 내강(또는 작은 특징 측정)에서 작은 패턴을 사용하여 측정하는 것이 유리하다. 도 6에서 볼 수 있듯이 주어진 직경에 대해 절대 오차는 파장이 증가함에 따라 감소한다. 주어진 파장에서 절대 오차는 직경에 따라 기하 급수적으로 증가한다. 도표로부터, 더 큰 파장은 더 큰 직경에 대해 보다 정확한 측정을 제공할 것으로 추론될 수 있다. 더 작은 파장은 더 작은 직경에 유리하게 사용되는데, 특히 더 큰 파장은 더 큰 각도로 회절될 것이기 때문에, 결과적인 패턴은 너무 커서 타겟 구조의 경계의 범위를 벗어날 수 있다. 기관지의 크기를 결정하는 특정 예에서, 적색 컬러 광(더 큰 파장)으로 형성된 패턴이 너무 커서 기관지의 카메라 시야에서 가려질 수 있다. 이 경우, 조작자 또는 시스템 자체가 상이한 컬러의 패턴으로 전환될 수 있다(예를 들어, 청색광(더 작은 파장)으로 인해 카메라가 볼 수 있는 패턴이 작아진다. 기관지 크기가 큰 경우, 적색 표시등과 청색 표시등 패턴이 모두 표시된다. 그러나 적색광 패턴을 기반으로 한 측정은 정확도가 더 높다. 따라서, 이 경우 장치는 적색광 패턴을 사용하도록 설정될 수 있다.
공간 요구가 허용된다면, 광 패턴 프로젝터(17) 및 이미징 시스템(16)을 동일한 축 상에 정렬시키는 대신에 병치되어 이격된 위치에 위치시키는 것이 대안적으로 가능하다. 이 경우, 예를 들어 직선을 따라 정렬된 복수의 점 또는 마커 또는 직선의 선형 패턴을 투영하는 것이 유리할 수 있다. DOE(173)은 투사 각도가 다른 적색, 녹색 및 청색 광과 같은 다른 파장을 회절시킬 것이다. 평행 패턴 라인들 사이의 간격은 상이한 광 파장들 사이에서 상이할 것이다. 이러한 배열은 예를 들어 성대주름(vocal fold) 측정용에 유용할 수 있다.
이미징 센서(CCD 또는 CMOS)는 전형적으로 감광성 요소(light sensitive element)의 평면 매트릭스를 갖는 단일 칩인 것으로 알려져 있다. 각 요소에 입사하는 광의 에너지는 센서에서 출력되는 신호 전하로 변환된다. 그러나이 전하는 특정 감광성 요소에 입사된 광의 강도만을 나타낸다. 컬러 이미지를 생성하지 않는다. 컬러 이미지를 만들려면 일반적으로, 디지털 이미징 시스템은 필터링 방식을 사용하여 기본적으로 적색, 녹색 및 청색(RGB)과 같은 3 가지 기본 컬러 번들로 들어오는 광을 확인한다. 컬러 이미지를 생성하기 위해 디지털 이미징 시스템을 구성하는 방법에는 기본적으로 두 가지가 있다. 첫 번째 가능성에서, 각각의 감광성 요소는 광대역 스펙트럼 감도를 갖는다. 협력 필터 디스크(cooperating filter disc)는 반복적인 시간 순서로 광빔을 통해 일련의 컬러 필터, 예를 들어 적색, 녹색 및 청색 필터를 통과시킨다. 필터 삽입(filter interpositions)은 이미지 스캔과 동기화되며 필터는 일반적으로 전체 필드 스캔 중에 삽입된다. 이러한 방식으로 동작하는 장치는 "필드 순차(field sequential)" 컬러 신호를 생성한다고 한다. 필터 디스크는, 예를 들어, 광이 타겟 사이트로 방출되기 전에, 또는 예를 들어 이미징 시스템 측에, 예를 들어 광이 감광성 요소에 입사하기 이전에, 광 프로젝터 측에 배열될 수 있다. 다른 가능성으로, 개별 선택적으로 투과하는 필터의 모자이크는 개별 감광성 요소와 일대일 등록으로 중첩된다. 이웃하는 감광성 요소는 상이한 기본 컬러를 선택적으로 투과시키는 필터를 중첩시켰다. 따라서 이들 인접 감광 소자에 의해 획득된 신호 전하(signal charge)는 상이한 기본 컬러를 대표한다. 그 후, 이미지는 픽셀 위치 주변의 이웃에 있는 요소에서 검출된 컬러의 강도를 사용하여 이미지의 각 픽셀에 대한 컬러를 보간함으로써 디지털로 재구성된다. 이러한 보간 알고리즘을 디모자이싱 알고리즘(demosaicing algorithm)이라고 한다. 이러한 모자이크 필터의 하나의 공지된 유형은 베이어(Bayer) 필터이며, 1976년 7월 20일 베이어(Bayer)의 미국 특허 제3971065호에 더욱 상세하게 설명되어 있다.
디지털 이미징 시스템에 사용된 필터링 체계에 관계없이, 이미징 센서는 유리하게는 다른 채널, 예를 들어 반드시 상이한 채널 예를 들어 적색 채널, 녹색 채널 및 청색 채널에 있을 필요는 없지만, 타겟 사이트에 의해 개별적으로 반사된 광의 상이한 스펙트럼 영역과 관련된 신호 전하를 유리하게 획득한다. 상이한 채널이 획득을 위해 프로세싱 유닛(12)에 결합되어 원하는 컬러 이미지를 생성하기 위해 디모사이싱 알고리즘으로 구현될 수 있다.
본 발명의 일 양태에서, 광 패턴 프로젝터(17)에 의해 투영된 코히어런트 광빔은 예를 들어 이미징 시스템(16)의 다른 채널을 통해 서로 다른 신호로 개별적으로 획득된다. 예를 들어, 코히어런트 광원(181-183)은 이미징 센서의 상이한 채널의 채널 영역, 예를 들어 적색, 녹색 및 청색과 같은 기본 컬러에 대응하는 파장 영역에서 광을 방출하도록 구성된다. 프로세싱 유닛(12)은 광 패턴 프로젝터(17)에 의해 방출된 각각의 코히어런트 광빔에 대응하는 컬러 신호를 서로 개별적으로 프로세싱 하도록 유리하게 구현된다. 이에 의해, 상이한 광 패턴을 검출하기 위한 화상 분할이 크게 단순화된다. 결과적으로 광 패턴 재구성이 더욱 견고해져서 보다 신뢰할 수 있는 측정이 가능하다.
3 개 이상의 채널을 사용하는 경우에도 다른 적절한 컬러(스펙트럼) 구성표를 적용할 수 있다. 또한, 적용 가능한 필터링 방식은 가시광으로 제한되지 않는다. 예를 들어, 광 패턴 프로젝터(17)는 적외선 스펙트럼 영역에서, 특히 근적외선 스펙트럼 대역에서 광을 방출하도록 구성될 수 있다. 유리하게는, 타겟 사이트(8)에 의해 반사된 각각의 광 패턴은 다른 광빔에 의해 방출된 광으로부터의 간섭이 없거나 별개의(컬러) 신호로서 획득된다.
이와 관련하여, 코히어런트 광빔의 스펙트럼 영역은 이미징 센서의 하나의 채널에 의해서만 캡처 될 필요는 없다. 예를 들어, 황색 패턴(588 nm)이 RGB 이미징 센서의 녹색 및 적색 채널에 의해 동시에 캡춰 되고 청색 채널에는 존재하지 않는다.
제어기(12)는 유리하게는 이미징 시스템(16)에 의해 획득된 데이터를 프로세싱 하도록 구성된다. 이미 표시된 바와 같이, 이미징 시스템(16)의 센서는 상이한 컬러 채널을 포함할 수 있고, 각각의 이러한 컬러 채널로부터의 데이터는 제어기(12)에 의해 개별적으로 획득될 수 있다. 제어기(12)는 각각의 컬러 채널의 데이터를 개별적으로 프로세싱 하도록 구성될 수 있다. 다수의 컬러 채널은 각각 다른 컬러와 관련된 광 패턴을 획득할 수 있다. 이들 광 패턴은 고유할 수 있는데, 즉 각 패턴은 광 패턴 프로젝터(17)/광원(18)의 상이한 광 파장에 의해 생성된다. 대안적으로 또는 추가적으로, 일부(전부는 아님) 컬러 채널은 동일한 광 패턴에 관한 데이터를 획득할 수 있고, 예를 들어 여기서, 광 패턴은 이미징 시스템 센서의 2 개(또는 그 이상의)의 컬러 채널에 의해 캡춰 되는 광 파장으로 투사된다. 제어기(12)는 광 패턴을 검출하기 위한 적절한 알고리즘으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 배경 차감 방법(background subtraction method), 예를 들어 OpenCV 라이브러리에서 사용 가능한 패턴을 쉽게 감지하는 데 사용할 수 있다. RGB 컬러 채널 및 황색광 파장의 광 패턴을 사용하는 경우, 적색과 녹색 채널을 청색 채널에서 병합하고 뺄 수 있다.0053]
제어기(12)는 적어도 하나에 대해 그리고 바람직하게는 획득된 각각의 광 패턴에 대해, 또는 대안적으로 그것이 획득하는 각각의 컬러 채널에 대해 타겟 사이트에서 두 포인트 사이의(거리) 측정을 결정하도록 구성될 수 있다. 이들 상이한 측정은 바람직하게는 타겟 사이트에서의 하나의 동일한 특징과 관련된다. 결정된 거리 또는 측정에 기초하여, 제어기(12)는 측정 오차가 가장 작은 거리를 결정하도록 구성될 수 있다. 위에 표시된 대로, 주어진 거리에 대한 측정 오차는 광 패턴의 파장에 의존하기 때문에, 제어기는 사용된 파장 중 가장 높은 정확도를 초래할 파장을 쉽게 확인할 수 있다. 이것은 예를 들어 룩업 테이블(lookup table)을 제어기(12)에 포함된 판독 가능한 메모리에 저장함으로써 달성될 수 있다. 룩업 테이블은 각각의 파장에 대해, 주어진 거리 측정과 관련된 측정 오차를 포함할 수 있다. 이 경우에, 제어기(12)는 주어진 거리에 대한 룩업 테이블의 엔트리를 비교하도록 구성될 수 있다.
제어기(12)는 이미지화 된 패턴을 따라 포인트의 3 차원 좌표를 결정하도록 구성될 수 있다. 원 포인트의 좌표를 갖는 원과 같은 회전 대칭 패턴의 경우, 제어기는 평균 직경, 최소 또는 최대 직경 중 하나 이상과 같은, 하나 이상의 직경을 계산하도록 구성될 수 있다. 이러한 측정은 이미지화 되는 각각의 패턴, 특히 각각의 광 파장에 대해 반복될 수 있다. 직경과 같은 측정은 디스플레이(13)에 가시화될 수 있다.
패턴은 유리하게는 가시 범위의 광 파장을 갖는다. 하나의 장점은 조작자가 패턴이 측정될 원하는 타겟 구조 상에 위치되는지 여부에 대한 피드백을 즉시 수신한다는 것이다. 조작자는 디스플레이(13) 상에 표시기로 측정 포인트를 위치시키는 대신에, 조작자는 프로브(11)를 위치시킴으로써 타겟 구조 상에 직접 패턴을 위치시킨다.
상이한 파장의 광 패턴을 연속적으로 투영하는 것이 가능할 수 있다. 제어기는 예를 들어 가장 긴 또는 가장 짧은 광 파장에 대응하고, 원하는 정확도를 갖는 측정이 얻어 질 때까지 광 파장을 순차적으로 변화시키는 제1 광 패턴으로 시작하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 타겟 구조가 작은 경우, 더 긴 파장의 광 패턴(예를 들어, 적색 컬러)을 투사하면 타겟 구조(너무 커서)를 방해하지 않는 패턴이 발생할 수 있다. 이 경우, 제어기는 투영된 광 패턴의 크기(및 컬러)를 변경시키는 투영된 광 파장을 변경하도록 구성될 수 있다. 이것은 예를 들어 측정이 감지되지 않으면 제어기가 파장을 이동시키도록 자동으로 구현될 수 있거나, 또는 예를 들어 조작자가 푸시 버튼으로 투사 파장을 변경할 수 있도록 수동으로 구현될 수 있다. 이 경우, 한 번에 하나의 광 파장에 해당하는 광 패턴이 투사될 수 있다.
예로서, 기관지의 직경 측정은 바람직하게는 원형 패턴을 사용하여 이루어진다. 패턴은 내강에 맞도록 위치되고 패턴의 이미지가 기록되어 제어기에 공급된다. 패턴은 3D로 자동 재구성될 수 있고, 직경은 공지된 기술에 따라 결정된다. 프로브가 기관지 내강의 중심에 있지 않은 경우, 패턴의 3D 재구성은 광학 축에 대해 기울어질 것이다. 이 기울기는 제어기에 의해 감지될 수 있으며 사용자/조작자에게 경고 신호를 보내거나 자동으로 측정을 수정하도록 구성될 수 있다. 다른 가능성은 여러 가지 패턴을 결합하는 것이다. 이 경우, 상이한 패턴의 3D 재구성은 내강의 추가 정보를 제공하고 신뢰할 수 있는 직경 측정을 얻기 위해 필요한 모든 데이터를 제공할 수 있다. 원형이 아닌 해부학적 형태의 경우, 패턴(재구성)을 통해 몇 가지 측정이 이루어질 수 있으며, 이들 모두는 표면, 최대 직경, 최소 직경 또는 획득될 수 있는 임의의 기하학적 데이터와 같은 시각적 디스플레이 상에 디스플레이 될 수 있다.
측정할 구조의 윤곽이 불규칙한 경우, 예를 들어 기형으로 인해 가장 작은 외접원과 같은 기하학적 양의 경우, 자동으로 인식/복원된 패턴에 기초하여 가장 큰 동봉원(enclosed circle)이 제어기(12)에 의해 결정될 수 있다.
그러므로 제어기(12)는 유리하게 패턴 및/또는 패턴 상의 측정 포인트를 자동으로 인식할 수 있는 적합한 소프트웨어 및/또는 하드웨어를 구비한다. 게다가, 제어기(12)는 유리하게는 자동 인식된 패턴 및/또는 측정 포인트로부터 측정을 자동으로 결정할 수 있게 하는 적합한 소프트웨어를 구비한다. 측정은 유리하게는 직경, 둘레, 거리 또는 면적을 나타내는 값이다. 패턴은 유리하게는 예를 들어 완전한 원의 원형 형상 또는 원 상에 위치된 선분 또는 포인트를 갖는다. 이러한 형상은 바람직하게는 측정이 필요한 위치에서 조작자에 의해 패턴을 용이하게 위치시킬 수 있고, 또한 쉬운 자동 인식 및/또는 측정 계산이 가능하다.
유리하게는, 제어기는 동일한 패턴 또는 다른 컬러의 개별 패턴으로 순차적 측정을 수행하도록 구성된다. 예를 들어 순차적 측정 수행 동일한 패턴을 갖는 규칙적인 시간 간격은 내부 내강의 프로파일 링 또는 평균화에 유용할 수 있다. 다른 컬러의 패턴은 크기가 다르기 때문에, 동일한 타겟 크기에서 이러한 패턴으로 순차적 측정을 하는 것은 예를 들어 수축에서의 타겟 크기의 다른 구조를 평균화하거나 측정하는데 유용할 수 있으며, 가장 작은 패턴이 방해 또는 방해된 개구의 크기를 측정할 수 있는 반면에 가장 큰 패턴은 방해받지 않은 조리개의 크기를 측정할 수 있다.
유리하게는, 광 패턴 프로젝터(17)는 광 패턴의 방향을 조정하기 위해 굴절을 이용하기 위해 추가적인 광학 요소, 특히 광 굴절기를 포함할 수 있다. 도 7을 참조하면, 광 굴절기(light refractor)(176)는 DOE(173)의 하류에 배열될 수 있다. 광빔은 먼저 DOE(173)를 사용하여 회절되고 빔은 다른 유리한 방향으로 굴절된다. 둘의 결합은 투사 각도를 제공한다. 광의 굴절을 사용하면 최종 작은 투사 각도를 가지므로 더 작은 요소를 측정할 수 있다. 도 7에서, 형상은 작은 요소를 측정하기 위해 텔레센트릭 패턴(telecentric pattern)(177)(깊이를 따라 일정한 크기)을 생성하기 위해 최적화된다.
상기 중 임의의 것에 더하여, 도 8을 참조하면, 프로브는 하우징(15)의 외부 표면에 눈금 표시(152)를 포함할 수 있다. 표시(indication)(152)는 하우징(15)의 종축(151)을 따라 배열될 수 있고, 내시경 전문의가 프로브가 얼마나 깊이 삽입되었는지를 결정할 수 있게 한다. 이를 통해 예를 들어 협착(stenosis)의 기간 분석할 수 있다. 다른 내시경(예를 들어, 장치가 기기 채널을 통과하는 경우)을 사용하거나 또는 사용자가 프로브를 환자 내에서 움직일 때 환자 외부에서 직접 측정할 수 있다.
표시(152)는 하우징(15)의 이동 거리를 자동으로 측정하기 위한 전자 인코더(예를 들어, 광학 인코더) 일 수 있다. 인코더 판독(encoder reading)은 광 패턴(직경, 면적, 둘레)을 기준으로 측정 값을 등록하여 작성될 수 있다. 이는 예를 들어 내강의 수축이 연장되는 거리를 결정하기 위해 유용할 수 있다. 이를 위해, 전자 인코더(electronic encoder)는 측정(들)을 수행함에 따라 이동 거리를 판독하기 위해 제어기(12)에 연결된 출력을 가질 수 있다.
유리하게는, 광 패턴 프로젝터(17)는 예를 들어 상이한 컬러의 코히어런트 광빔의 사용으로 인한 가능한 각각의 상이한 컬러의 하나 이상의 라인, 및 하나 이상의 광의 기준 요소(fiducial element)인 광 패턴을 생성하도록 구성된다. 상이한 컬러들 각각에 대해 하나 이상의 기준 요소가 생성될 수 있다.
광의 기준 요소는 타겟 사이트의 표면 상에 기준 마커(fiducial marker)를 형성하도록 구성된다. 기준 마커는 예를 들어 제어기(12)에 연결된 시각적 디스플레이(13) 상에서 조작자에 의해 식별될 수 있도록 유리하게 형성된다. 스코핑 기기(scoping instrument)(9)를 조작하는 조작자는 스코핑 기기(9)의 적절한 조작에 의해 기준 마커를 타겟 사이트(8) 상의 관심 위치 상에 위치시킬 수 있다.
일부 경우에, 거리 측정만 결정하는 대신 예를 들어 두 해부학적 포인트 사이 전체 3D 표면을 측정하는 것이 유용할 수 있다. 이 경우, 다수의 광원이 유리하게 연속적으로 켜진다. 이를 통해 예를 들어 내강을 따라 스캔 한다. 또한 이러한 광원 중 일부를 함께 켤 수도 있다. 이 경우, 유리하게는 3 개 이상의 광원이 사용된다.
장치(10)는 조명 광원을 더 포함할 수 있다. 조명 광원은 코히어런트 되지 않을 수 있는 백색광 또는 적어도 광대역 광의 소스 일 수 있다. 조명 광원은 조명 광원으로부터 방출된 광이 DOE를 통과하도록 DOE(173)에 광학적으로 결합될 수 있다. 다른 가능성은 광학적으로 DOE에 결합되지 않은 코히어런트 광원을 사용함으로써, 그의 광이 DOE를 사용하여 광이 회절되지 않도록 하여 균일한 조명을 제공하는 것이다. 바람직하게는, 조명 광원은 패턴(들)을 생성하기 위해 사용된 광원(18)의 광 파장과 다른 파장 대역에서 방출한다. 조명 광원 및 패턴은 카메라의 다른 채널에 의해 캡처 될 수 있다. 예를 들어, 광원(18)이 적색 패턴을 투영하고 있다면, 조명 광원은 청색 및 녹색 일 수 있다. 조명 광원은 복수의 선택 가능한 파장으로 방출하도록 구성될 수 있다.
환자와 하우징(15)과 같은 재사용 가능한 부분을 격리시키기 위해 보호 덮개가 프로브(11) 상에 배치될 수 있다. 이를 통해 오염 위험없이 프로브를 쉽게 재사용 할 수 있다. 또한, 외피(sheath)는 예를 들어 긁힘 및 멸균 관련 손상으로부터 프로브의 광학 특성을 보존할 수 있다.
도 9를 참조하면, 종래의 내시경 시스템이 기기 채널이 없거나 너무 작은 경우, 외부 기기 채널(external instrument channel)(91)은 내시경 상에 배치될 수 있으며, 이를 통해 프로브(11)가 이동될 수 있다. 이 외부 기기 채널은 외피 또는 플라스틱 또는 실리콘 링(plastic or silicone ring)(92)을 통해 내시경에 부착될 수 있다.

Claims (19)

  1. 비접촉 측정을 위한 장치(10)에 있어서,
    광원(18),
    상기 광원에 광학적으로 결합된 회절 광학 요소(173)를 포함하는 광 패턴 프로젝터(17),
    상기 광 패턴 프로젝터에 의해 조명되는 타겟 사이트(8)를 이미징 하도록 구성된 이미징 시스템(16);
    상기 광 패턴 프로젝터 및 상기 이미징 시스템이 고정된 상대적 위치에 부착되는 지지부(15), 및
    상기 이미징 시스템에 의해 획득된 데이터를 프로세싱 하도록 구성된 프로세싱 유닛(12)을 포함하고,
    상기 지지부는 광 패턴 프로젝터(17)의 광학 축(175)에 평행한 종축(151)을 가지며, 상기 광 패턴 프로젝터(17) 및 상기 이미징 시스템(16)은 상기 종축(151)을 따라 이격된 위치에 배열되고,
    상기 광원은 상이한 컬러의 복수의 광빔을 방출하도록 동작 가능하고, 상기 복수의 광빔 각각은 코히어런트 빔이고 상기 회절 광학 요소(173)에 광학적으로 결합되어 있어, 상기 회절 광학 요소가 개별 패턴(201, 202, 203)을 생성하는 상이한 회절 각도에 따라 상기 복수의 광빔을 회절시키도록 구성되고, 및
    상기 프로세싱 유닛은 상기 개별 패턴들 중 하나의 하나로부터 획득된 데이터에서 자동으로 인식되는 적어도 2 개의 위치에 기초하여 측정을 결정하도록 구성되는 것을 특징으로 하는
    장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 측정은 거리 및 면적 중 하나 이상인
    장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 거리는 직경과 둘레 중 하나인
    장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제어기는 개별 패턴 중 하나의 패턴이 순간적으로 투영되도록 광원 및/또는 광 패턴 프로젝터를 제어하도록 구성되는
    장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    투영을 위해 상기 개별 패턴 중 하나를 선택하도록 허용하는 사용자 인터페이스(122)
    를 포함하는
    장치.　
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원과 상기 회절 광학 요소 사이에 광학적으로 결합된 광섬유(171)를 포함하고;
    상기 광섬유(171)는 단일 광섬유이고, 및 상기 광원은 상기 단일 광섬유를 통해 상기 복수의 광빔을 보내도록 구성되는
    장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광원은 상기 복수의 광빔을 광섬유(171) 상에 결합시키도록 구성된 빔 결합기(186)
    를 포함하는
    장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 복수의 광빔은 청색 빔, 녹색 빔 및 적색 빔
    을 포함하는
    장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 유닛(12)은 상기 위치에 기초하여 측정을 자동으로 결정하도록 구성되는
    장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 유닛(12)은 동일한 타겟 사이트 및 2 이상의 포인트의 개별 패턴 위치 각각을 결정하도록 구성되는
    장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시각적 디스플레이(13)를 더 포함하고,
    상기 프로세싱 유닛(12)은 시각적 디스플레이 상에 측정을 표시하도록 구성되는
    장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 회절 광학 요소(173) 및 상기 이미징 시스템(16)은 평행한 광학 축을 갖도록 위치되며,
    상기 이미징 시스템은 광의 방출 방향으로 고려될 때 상기 회절 광학 요소의 앞에 위치되는
    장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 패턴 프로젝터(17)는 동심 패턴을 생성하도록 구성되는
    장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 광 패턴 프로젝터(17)는 상기 광학 축(175)에 대해 회전 대칭을 갖는 개별 패턴(201, 202, 203)을 투영하도록 구성되는
    장치.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개별 패턴들 각각은 원으로 배열된 복수의 포인트
    를 포함하는
    장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개별 패턴 각각은 원으로 구성되는
    장치.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    프로브가 내시경(9)의 채널을 따라 이동할 수 있는 치수를 갖는 실질적으로 원통형인 프로브(11)를 포함하고,
    상기 회절 광학 요소(173) 및 상기 이미징 시스템(16)은 상기 프로브 내에 배열되는
    장치.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로세싱 유닛(12)에 동작 가능하게 연결된 인코더를 포함하고,
    상기 인코더는 상기 지지부(15)의 이동 거리를 측정하도록 구성되는
    장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 프로세싱 유닛(12)은 상기 이동 거리의 측정의 등록에서 측정을 결정하도록 구성되는
    장치.
KR1020207018524A 2018-01-10 2019-01-09 내시경 비접촉식 측정 장치 KR20200107944A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP18151091.8A EP3510925A1 (en) 2018-01-10 2018-01-10 Endoscopic non-contact measurement device
EP18151091.8 2018-01-10
PCT/EP2019/050418 WO2019137946A1 (en) 2018-01-10 2019-01-09 Endoscopic non-contact measurement device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20200107944A true KR20200107944A (ko) 2020-09-16

Family

ID=60954910

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207018524A KR20200107944A (ko) 2018-01-10 2019-01-09 내시경 비접촉식 측정 장치

Country Status (10)

Country Link
US (1) US20210068708A1 (ko)
EP (2) EP3510925A1 (ko)
JP (1) JP2021510337A (ko)
KR (1) KR20200107944A (ko)
CN (1) CN111511282A (ko)
AU (1) AU2019207675A1 (ko)
CA (1) CA3086089A1 (ko)
ES (1) ES2958883T3 (ko)
IL (1) IL275646B2 (ko)
WO (1) WO2019137946A1 (ko)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102019130950B3 (de) * 2019-11-15 2021-03-25 Lufthansa Technik Aktiengesellschaft Boroskop mit Musterprojektion
WO2022209156A1 (ja) * 2021-03-30 2022-10-06 ソニーグループ株式会社 医療用観察装置、情報処理装置、医療用観察方法及び内視鏡手術システム

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3971065A (en) 1975-03-05 1976-07-20 Eastman Kodak Company Color imaging array
US6897966B2 (en) * 2001-05-25 2005-05-24 Poster-Miller, Inc. Non-contacting mensuration system
US9633426B2 (en) * 2014-05-30 2017-04-25 General Electric Company Remote visual inspection image capture system and method
DE102009043523A1 (de) * 2009-09-30 2011-04-07 Siemens Aktiengesellschaft Endoskop
EP2498667A4 (en) * 2009-11-13 2017-12-27 California Institute of Technology Stereo imaging miniature endoscope with single imaging chip and conjugated multi-bandpass filters
US9143699B2 (en) * 2010-07-13 2015-09-22 Sony Computer Entertainment Inc. Overlay non-video content on a mobile device
US10219724B2 (en) * 2013-05-02 2019-03-05 VS Medtech, Inc. Systems and methods for measuring and characterizing interior surfaces of luminal structures
JP6091410B2 (ja) * 2013-12-26 2017-03-08 オリンパス株式会社 内視鏡装置の作動方法及び内視鏡システム
WO2015116939A1 (en) * 2014-01-31 2015-08-06 Canon U.S.A., Inc. Apparatus and methods for color endoscopy
CN106456134A (zh) * 2014-04-25 2017-02-22 皇家飞利浦有限公司 包括两个光学传感器的导管
US10368720B2 (en) * 2014-11-20 2019-08-06 The Johns Hopkins University System for stereo reconstruction from monoscopic endoscope images
US10966614B2 (en) * 2015-01-18 2021-04-06 Dentlytec G.P.L. Ltd. Intraoral scanner
EP3784111A2 (en) * 2018-04-25 2021-03-03 Dentlytec G.P.L. Ltd. Properties measurement device

Also Published As

Publication number Publication date
WO2019137946A1 (en) 2019-07-18
EP3737285B1 (en) 2023-08-09
CA3086089A1 (en) 2019-07-18
US20210068708A1 (en) 2021-03-11
AU2019207675A1 (en) 2020-06-25
CN111511282A (zh) 2020-08-07
JP2021510337A (ja) 2021-04-22
ES2958883T3 (es) 2024-02-15
EP3737285C0 (en) 2023-08-09
EP3510925A1 (en) 2019-07-17
IL275646B2 (en) 2023-05-01
IL275646A (en) 2020-08-31
IL275646B (en) 2023-01-01
EP3737285A1 (en) 2020-11-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11529197B2 (en) Device and method for tracking the position of an endoscope within a patient's body
US20160198982A1 (en) Endoscope measurement techniques
US12059126B2 (en) Endoscope system
JP6535020B2 (ja) 内視鏡画像内で可視の物体の３ｄ距離および寸法を測定するシステム
US11160438B2 (en) Endoscope device and measurement support method
US7995798B2 (en) Device, system and method for estimating the size of an object in a body lumen
US10368720B2 (en) System for stereo reconstruction from monoscopic endoscope images
US10580157B2 (en) Method and apparatus for estimating area or volume of object of interest from gastrointestinal images
US11490785B2 (en) Measurement support device, endoscope system, and processor measuring size of subject using measurement auxiliary light
EP3737285B1 (en) Endoscopic non-contact measurement device
JP3446272B2 (ja) 計測機能付き内視鏡
US10825152B2 (en) Distortion measurement and correction for spectrally encoded endoscopy
JP2010046216A (ja) 光断層画像取得装置及び光断層画像取得方法
JP6738465B2 (ja) 内視鏡システム
JP7402252B2 (ja) 内視鏡装置及びその作動方法並びに内視鏡装置用プログラム
CN113631076B (zh) 内窥镜用处理器装置、医疗图像处理装置及其工作方法以及计算机可读介质
US20200100651A1 (en) Endoscope device and measurement support method
JPH01209415A (ja) 計測機能付き内視鏡装置
US20130286407A1 (en) Apparatus
US20150374215A1 (en) Device for examination of the upper gastrointestinal tract
CN117062560A (zh) 内窥镜修改以增强场景深度推断
JPS59151120A (ja) 測長内視鏡
JPS59151119A (ja) 測長内視鏡
WO2015199559A1 (en) Device for examination of the upper gastrointestinal tract