KR20220103371A - 캡슐 내시경 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일실시 형태는, 투명 케이스와, 상기 투명 케이스의 내부에 형성되며 관통 홀을 가지는 제1반사부와, 상기 제1 반사부와 마주보게 배치되고, 상기 제1반사부로부터 입사된 광을 반사시키는 제2반사부, 및 상기 제2반사부에서 반사된 광을 수광하여 이미지 센서에 광을 전달하는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈계를 포함하는 캡슐 내시경을 포함할 수 있다.

Description

캡슐 내시경{CAPSULE ENDOSCOPE}
본 발명은 캡슐 내시경에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전방위 촬영이 가능한 광학계가 구비된 캡슐 내시경에 관한 것이다.
인체의 내장 기관은 식도, 위장, 소장, 대장, 간 및 췌장 등과 같이 복수 개의 기관으로 구성된다. 인체의 내장 기관 중 식도, 위장, 소장 및 대장은 소화기관으로 분류된다. 이러한 소화 기관의 검사를 통한 병변 확인은 초음파 검사, 단층 촬영 검사 및 내시경 검사 등과 같은 다양한 검사 방법이 사용된다. 초음파 검사, 단층 촬영검사 및 내시경 검사 등과 같은 다양한 검사 방법 중 시각적으로 직접 관찰할 수 있는 검사로 내시경 검사가 많이 사용된다.
내시경 검사를 전후로 환자들은 불편함과 검사 중 내시경 기구물에 의해 장 속의 출혈로 천공과 같은 합병증들을 유발한다는 단점이 있으며, 이를 보완하기 위해 캡슐 내시경이 개발되었다. 캡슐 내시경은 알약 크기로 환자들의 검사 진행 중 고통 부담을 줄이며 검사를 진행하면서도 일상생활이 가능하다는 장점이 있다. 캡슐 내시경은 일반 내시경으로 관찰이 어려운 소장 관찰을 목적으로 개발이 되었으나 식도, 위, 대장까지 활용영역이 넓어지고 있다.
선행문헌 : 한국 공개특허 10-2020-0102267
도 1은, 선행문헌에 나타난 캡슐 내시경의 구조도이다. 선행문헌에 따른 캡슐 내시경(1)은 케이싱(30), 케이싱 내부에 수용되어 인체 내부에 투입되고 인체 내부를 촬영하여 영상을 생성하는 영상 모듈(50), 영상 모듈과 동일한 축선 방향으로 상기 케이싱 내부에 수용되며 영상 모듈에 전원을 제공하는 배터리 모듈(70) 및 케이싱의 내부에 형성되어 각각 영상 모듈과 배터리 모듈에 접촉되어 영상 모듈과 배터리 모듈 사이를 전기적으로 연결하는 회로 연결부를 포함할 수 있다.
선행문헌에 개시된 캡슐 내시경은 일방향을 향하도록 카메라가 배치되어 캡슐 내시경의 진행방향을 촬영하도록 되어 있다. 따라서, 장 내벽의 질병 유무를 판단하기에는 화각이 적절하지 않은 문제점이 있다.
상기한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명의 일실시 형태에서는 초소형 전방위 광학계를 이용하여 캡슐내시경의 측면영상을 360°촬영이 가능한 캡슐 내시경을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일실시 형태는, 투명 케이스와, 상기 투명 케이스의 내부에 형성되며 관통 홀을 가지는 제1반사부와, 상기 제1 반사부와 마주보게 배치되고, 상기 제1반사부로부터 입사된 광을 반사시키는 제2반사부, 및 상기 제2반사부에서 반사된 광을 수광하여 이미지 센서에 광을 전달하는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈계를 포함하는 캡슐 내시경을 포함할 수 있다.
상기 제1 반사부는 상기 제2 반사부를 향해 볼록한 구면 거울일 수 있다.
상기 제2 반사부는 평면 거울일 수 있다.
상기 렌즈계는, 상기 제1 반사부의 관통홀을 통해 상기 제2반사부에서 반사된 광을 수광할 수 있다.
상기 렌즈계의 적어도 하나의 렌즈는, 비구면 렌즈일 수 있다.
상기 캡슐 내시경은, 상기 제2 반사부 후면에 배치되는 조명부를 더 포함할 수 있으며, 상기 조명부는, 상기 제1 반사부의 반화각(HFOV : Half Field of View)을 조명할 수 있다.
상기 조명부는, 상기 제2 반사부를 향하는 제1 면, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면 및 상기 제1 면과 제2 면을 연결하는 복수의 측면을 포함하는 기판부, 및 상기 기판부의 복수의 측면에 배치되는 LED 소자를 포함할 수 있다.
본 발명의 일실시 형태에 따르면, 캡슐내시경의 진행방향에서 장 정면을 바라보도록 배치할 경우 캡슐내시경의 측면영상을 촬영할 수 있는 캡슐내시경을 얻을 수 있다.
도 1은, 선행문헌에 개시된 캡슐 내시경의 구조도이다.
도 2는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경의 구조도이다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 캡슐 내시경의 구조도이다.
도 4는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경에서, 주경 끝으로부터 물체까지의 거리에 대한 스폿 다이어그램이다.
도 5는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경에서, 각 반화각에 대한 MTF(modulation transfer function)를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경에서의 초점심도(DOF : depth of focus)를 나타낸다.
도 7은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경에서 광학계에서 주어진 공차에 따른 MTF에 따른 누적확률을 분석한 그래프이다.
도 8은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경의 조명부에 사용된 LED의 배광곡선(도 8의 (a)) 및 LED의 배열 예시(도 8의 (b))이다.
도 9는 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경이 내장에 배치된 형태를 나타내는 도면이다.
도 10은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경에서, 전방위 광학계의 HFOV에서 보이는 내장의 내벽 범위를 계산하기 위한 기하학적 모식도이다.
도 11은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경에서, z 축을 중심으로 장 내벽을 θ방향을 따라 360°로 조도 분포를 시뮬레이션한 결과이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하겠다.
도 2는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경의 구조도이다.
도 2를 참조하면, 본 실시형태에 따른 캡슐 내시경(200)은, 투명 케이스(210), 제1 반사부(220), 제2 반사부(230), 및 렌즈계(240)를 포함할 수 있다.
투명 케이스(210)는, 본 실시형태에 따른 캡슐 내시경의 외형을 구성한다. 투명 케이스의 내부에는 상기 제1 반사부, 제2 반사부 및 렌즈계를 포함하여 캡슐 내시경 작동을 위한 전자부품등이 배치될 수 있다. 투명 케이스의 전체적인 형태는 알약과 같은 캡슐 형태를 가지며 내부에 배치되는 전자 부품 등을 보호하기 위해 밀봉될 수 있다. 본 실시형태에 따른 캡슐 내시경에서 투명 케이스(210)는 제1 반사부(220)로 광을 투영시킬 수 있도록 투명한 재질로 형성될 수 있다. 상기 투명 케이스(210)는 전체가 투명한 재질로 형성될 수도 있으며, 제1 반사부(220)로 광을 투영시킬수 있는 일부 영역만 투명한 재질로 형성될 수도 있다. 상기 투명 케이스는 일부가 원기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 단부는 둥근 반구 타입으로 형성될 수 있다.
제1 반사부(220)는, 상기 투명 케이스(210)를 통해 입사되는 광을 반사시킬 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 제1 반사부(220)는 볼록한 형태로 형성되며 중앙부에 관통홀(221)이 형성될 수 있다. 상기 제1 반사부(220)는 투명 케이스(210)를 통해 입사되는 광을 제2 반사부(230)로 반사시킬 수 있다. 상기 제1 반사부(220)는 제2 반사부(230) 방향으로 볼록한 형태의 구면거울일 수 있다. 상기 중앙부에 형성된 관통홀(221)은 제1 반사부(220)의 전면 및 후면을 관통하는 구멍일 수 있다. 상기 제1 반사부(220)는 관통 홀(221)을 중심으로 회전 대칭형일 수 있다.
제2 반사부(230)는, 상기 제1 반사부(220)와 마주보게 배치되고, 상기 제1반사부로부터 입사된 광을 반사시킬 수 있다. 상기 제2 반사부(230)은 평면거울일 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 제2 반사부(230)에서 반사되는 광은 상기 제1 반사부(220)에 형성된 관통홀(220)로 입사될 수 있다. 상기 제2 반사부는 오목거울 형태로 구현될 수도 있다. 이처럼, 제2 반사부(230)에서 반사되는 광이 상기 제1 반사부의 관통홀(221)로 입사되기 위해서는 상기 제1 반사부(220) 및 제2 반사부(230)의 곡률반경 및 제1 반사부와 제2 반사부의 배치 거리 등을 계산하여 배치될 수 있다.
렌즈계(240)는, 상기 제2반사부(230)에서 반사된 광을 수광하여 이미지 센서에 광을 전달할 수 있다. 상기 렌즈계(240)는 상기 제1 반사부(220)의 관통홀(221)의 후면에 배치되어 상기 관통홀(221)을 통해 입사되는 제2 반사부의 반사광을 수광할 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 렌즈계(240)는 복수의 렌즈(241, 242, 243, 244, 245, 246)를 포함할 수 있다. 상기 복수의 렌즈 중 적어도 하나는 비구면 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 렌즈계(240)의 구성은 전체 광학계의 길이나 화각 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.
상기 렌즈계(240)의 후면에는 이미지 센서(250)가 배치될 수 있다. 이미지 센서(250)는 CCD(Charged Coupled Devide) 또는 CMOS(Complemetary Metal-Oxide Semiconductor) 타입일 수 있다. 이미지 센서는 수광된 광으로부터 영상 이미지를 생성할 수 있다.
본 실시형태에서 제1 반사부(220), 제2 반사부(230) 및 렌즈계(240)는 광축을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 본 실시형태에 따른 캡슐 내시경(200)은 캡슐 내시경의 진행방향과 직각인 측면의 영상을 촬영하기 위해서, 제1 반사부(220)를 볼록 형태로 배열하고, 상기 제1 반사부와 대향하도록 제2 반사부(230)를 배치하였다. 또한, 상기 제2 반사부(230)에서 반사된 광이 제1 반사부의 관통홀(221) 뒤에 형성된 렌즈계(240)로 향하도록 배치될 수 있다. 이렇게 함으로서, 캡슐 내시경의 진행방향과 직각인 내장의 벽면에 대한 360° 촬영이 가능할 수 있다. 상기 투명 케이스(210) 내부에는 제1 반사부(220), 제2 반사부(230) 및 렌즈계(240)를 고정시키기 위한 별도의 고정기구물이 형성될 수 있다.
본 실시형태에 따른 캡슐 내시경의 촬영 영역은 반화각(HFOV : Half field of View)이 51°~ 120°가 되도록 제1 반사부 및 제2 반사부의 곡률반경이나 제1 반사부에 형성된 관통홀의 크기, 제1 반사부, 제2 반사부 및 렌즈계의 배치등을 조절할 수 있다.
도 3은, 본 발명의 다른 실시 형태에 따른 캡슐 내시경의 구조도이다.
도 3을 참조하면, 본 실시형태에 따른 캡슐 내시경(300)은, 투명 케이스(310), 제1 반사부(320), 제2 반사부(330), 렌즈계(340) 및 조명부(360)를 포함할 수 있다.
투명 케이스(310)는, 본 실시형태에 따른 캡슐 내시경의 외형을 구성한다. 투명 케이스의 내부에는 상기 제1 반사부, 제2 반사부 및 렌즈계를 포함하여 캡슐 내시경 작동을 위한 전자부품등이 배치될 수 있다. 투명 케이스의 전체적인 형태는 알약과 같은 캡슐 형태를 가지며 내부에 배치되는 전자 부품 등을 보호하기 위해 밀봉될 수 있다. 본 실시형태에 따른 캡슐 내시경에서 투명 케이스(310)는 제1 반사부(320)로 광을 투영시킬 수 있도록 투명한 재질로 형성될 수 있다. 상기 투명 케이스(310)는 전체가 투명한 재질로 형성될 수도 있으며, 제1 반사부(320)로 광을 투영시킬수 있는 일부 영역만 투명한 재질로 형성될 수도 있다. 상기 투명 케이스는 일부가 원기둥 형상으로 형성될 수 있으며, 단부는 둥근 반구 타입으로 형성될 수 있다.
제1 반사부(320)는, 상기 투명 케이스(310)를 통해 입사되는 광을 반사시킬 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 제1 반사부(320)는 볼록한 형태로 형성되며 중앙부에 관통홀(321)이 형성될 수 있다. 상기 제1 반사부(320)는 투명 케이스(310)를 통해 입사되는 광을 제2 반사부(330)로 반사시킬 수 있다. 상기 제1 반사부(320)는 제2 반사부(330) 방향으로 볼록한 형태의 구면거울일 수 있다. 상기 중앙부에 형성된 관통홀(321)은 제1 반사부(320)의 전면 및 후면을 관통하는 구멍일 수 있다. 상기 제1 반사부(320)는 관통 홀(321)을 중심으로 회전 대칭형일 수 있다.
제2 반사부(330)는, 상기 제1 반사부(320)와 마주보게 배치되고, 상기 제1반사부로부터 입사된 광을 반사시킬 수 있다. 상기 제2 반사부(330)은 평면거울일 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 제2 반사부(330)에서 반사되는 광은 상기 제1 반사부(320)에 형성된 관통홀(320)로 입사될 수 있다. 상기 제2 반사부는 오목거울 형태로 구현될 수도 있다. 이처럼, 제2 반사부(330)에서 반사되는 광이 상기 제1 반사부의 관통홀(321)로 입사되기 위해서는 상기 제1 반사부(320) 및 제2 반사부(330)의 곡률반경 및 제1 반사부와 제2 반사부의 배치 거리 등을 계산하여 배치될 수 있다.
렌즈계(340)는, 상기 제2반사부(330)에서 반사된 광을 수광하여 이미지 센서에 광을 전달할 수 있다. 상기 렌즈계(340)는 상기 제1 반사부(320)의 관통홀(321)의 후면에 배치되어 상기 관통홀(321)을 통해 입사되는 제2 반사부의 반사광을 수광할 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 렌즈계(340)는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 복수의 렌즈 중 적어도 하나는 비구면 렌즈를 포함할 수 있다. 상기 렌즈계(340)의 구성은 전체 광학계의 길이나 화각 등을 고려하여 적절히 선택될 수 있다.
상기 렌즈계(340)의 후면에는 이미지 센서(350)가 배치될 수 있다. 이미지 센서(350)는 CCD(Charged Coupled Devide) 또는 CMOS(Complemetary Metal-Oxide Semiconductor) 타입일 수 있다. 이미지 센서는 수광된 광으로부터 영상 이미지를 생성할 수 있다.
본 실시형태에서 제1 반사부(320), 제2 반사부(330) 및 렌즈계(340)는 광축을 따라 일렬로 배치될 수 있다. 본 실시형태에 따른 캡슐 내시경(300)은 캡슐 내시경의 진행방향과 직각인 측면의 영상을 촬영하기 위해서, 제1 반사부(320)를 볼록 형태로 배열하고, 상기 제1 반사부와 대향하도록 제2 반사부(330)를 배치하였다. 또한, 상기 제2 반사부(330)에서 반사된 광이 제1 반사부의 관통홀(321) 뒤에 형성된 렌즈계(340)로 향하도록 배치될 수 있다. 이렇게 함으로서, 캡슐 내시경의 진행방향과 직각인 내장의 벽면에 대한 360° 촬영이 가능할 수 있다. 상기 투명 케이스(310) 내부에는 제1 반사부(320), 제2 반사부(330) 및 렌즈계(340)를 고정시키기 위한 별도의 고정기구물(335)이 형성될 수 있다.
본 실시형태에 따른 캡슐 내시경의 촬영 영역은 반화각(HFOV : Half field of View)이 51°~ 120°가 되도록 제1 반사부 및 제2 반사부의 곡률반경이나 제1 반사부에 형성된 관통홀의 크기, 제1 반사부, 제2 반사부 및 렌즈계의 배치등을 조절할 수 있다.
본 실시형태에 따른 캡슐 내시경(300)은, 조명부(360)를 포함할 수 있다. 상기 조명부(360)는 제2 반사부(330)의 후면에 배치될 수 있다. 본 실시형태에서, 상기 조명부(360)는 상기 제1 반사부(320)의 반화각(HFOV : Half Field of View)을 조명하도록 배치될 수 있다. 상기 조명부(360)는, 상기 제2 반사부(330)를 향하는 제1 면, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면 및 상기 제1 면과 제2 면을 연결하는 복수의 측면을 포함하는 기판부와, 상기 기판부의 복수의 측면에 배치되는 LED 소자를 포함할 수 있다. 즉, 상기 LED 소자는 상기 제1 반사부, 제2 반사부 및 렌즈계에 의해 이미지 센서(350)에 생성되는 촬영 영역을 조명하도록 배치될 수 있다. 상기 LED 소자는 상기 캡슐 내시경(300)의 측부를 조명하도록 배치될 수 있다. 이렇게 함으로써, 상기 전방위 촬영이 가능한 캡슐 내시경이 촬영하는 내장의 벽면을 조명하도록 할 수 있다.
도 4는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경에서, 제1 반사부 끝으로부터 물체까지의 거리 11.5mm 에 대한 스폿 다이어그램이다. 도 4를 참조하면, 아래로부터 위로 각각 각각 51°(0.43 필드), 65°(0.54 필드), 80°(0.67 필드), 95°(0.79 필드), 110°(0.92 필드), 120°(1 필드)의 HFOV에 대한 RMS(root mean square) 스폿 크기를 보여 주는 것으로, 그 값들은 각각 0.4 um, 0.4 um, 1.1 um, 1.5 um, 0.9 um, 2.2 um이다. 도 4에서 보듯이 모든 필드에서 상의 스폿 크기는 검은색 원으로 표기된 에어리판(Airy disk)안에 형성되는 것을 볼 수 있다. 이 결과 스폿의 크기는 센서의 픽셀크기 5.6 ㎛ 보다 충분히 작음을 확인할 수 있다.
도 5는, 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경에서, 각 반화각에 대한 MTF(modulation transfer function)를 나타낸다. 일반적으로 광학계의 MTF는 광학계의 해상도와 명암대비의 척도로 이미지 센서에 의해 정해진 나이퀴스트 주파수에서 MTF가 0.3을 넘는 것으로 광학계의 성능지표를 삼는다. 도 5에서 각각의 선들은 각각 반화각 51°, 65°, 80°, 95°, 110°, 120° 에 대한 MTF로, 점선은 구결광선(sagittal ray)에 대한 MTF이며 실선은 자오광선(tangential ray)에 대한 MTF이다. 본 실험예에서 사용된 CMOS의 나이퀴스트 주파수는 44.64 lp/mm이며, 최적화 설계된 광학계의 MTF의 성능은 도 5와 같이 0.3 MTF에서 130 lp/mm의 공간주파수가 나왔기 때문에 MTF의 성능은 충분하다.
도 6은 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경에서의 초점심도(DOF : depth of focus)를 나타낸다. 도 6을 참조하면, x축은 CMOS 센서면과 광축이 교차하는 지점을 x = 0으로 놓았을 때 센서면의 위치이며, y축은 MTF이다. 여기에서 각곡선은 각각 반화각 51°, 65°, 80°, 95°, 110°, 120° 에 대한 DOF로, 점선은 구결광선(sagittal ray)에 대한 DOF이며 실선은 자오광선(tangential ray)에 대한 DOF이다. 도 6에서 보듯이 DOF는 -0.097 mm ~ +0.076 mm이기 때문에 CMOS 센서의 배치 및 조립에서 문제가 없다.
도 7은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경에서 광학계에서 주어진 공차에 따른 나이퀴스트 주파수인 44 lp/mm에서 MTF에따른 누적확률을 분석한 그래프이다. 도 7에서 각 곡선(F1, F2, F3, F4, F5, F6)은 각각 51°, 65°, 80°, 95°, 110°, 120°의 HFOV에 대한 누적 확률이다. F1 ~ F6는 0.3의 MTF에서 90.5%의 누적 확률이기 때문에 플라스틱 렌즈로 사출 후 조립 생산할 때에 광학계의 경제성이 충분하다.
도 8은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경의 조명부에 사용된 LED의 배광곡선(도 8의 (a)) 및 LED의 배열 예시(도 8의 (b))이다.
본 실시예에서는, 캡슐 내시경이 조사하는 물체는 광의 분포를 개념적으로 알아보기 위해 장 내벽을 직경 30.0mm, 길이 30.0 mm의 원통으로 가정하고, LED(OSRAM, LW-Q18S)를 6개 사용하였으며, LED의 크기는 1.60 mm × 0.800 mm × 0.600 mm 이다. 여기에 사용한 LED의 광효율은 4 m/W, 광선속은 25 lm이며, 이 LED의 배광곡선은 그림 10 (a)와 같다. 그림 10 (a)의 왼쪽의 그래프는 LED를 중심으로 빛이 퍼져나가는 각도 φ에 따른 빛의 복사조도를 나타내는 배광곡선이고, 오른쪽 그래프는 x축을 각도 φ로 했을 때 y축이 복사조도가 되는 배광곡선이다. 여기에서 왼쪽 그래프의 우측 상단의 LED의 수평(horizontal)과 수직(vertical)방향에 따른 두 개의 배광곡선을 각각 보여준다. 이 LED 6개를 그림 10 (b)와 같이 정육각형 형태의 알루미늄 LED 지지대의 각 면에 한 개씩 배치할 수 있다. LED 지지대의 중심에서 정육각형 꼭지점까지의 거리는 2.50 mm이다.
도 9는 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경이 내장에 배치된 형태를 나타내는 도면이다. 도 9의 (a)는 반지름 15.0 mm인 원형 내장의 단면을 나타내는 x-y 평면의 중심에 도 8의 (b)에서 보여준 6개의 LED와 LED 지지대를 z 축을 따라서 배치한 그림으로 지지대의 두께는 2.00 mm이다. 그러므로 8.93 mm의 광학계 전장길이, LED 지지대의 폭 2.00 mm, LED 지지대와 제2 반사부 까지의 거리 0.500 mm, 제2 반사부의 두께 0.500 mm, CMOS 두께 2.35 mm로부터 조명계가 포함된 광학계의 총 길이는 14.3 mm이다. 도 9의 (b)는 도 9의 (a)의 측면도로 LED가 조명하는 내장의 내벽의 길이를 예측할 수 있다.
도 10은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경에서, 전방위 광학계의 HFOV에서 보이는 물체거리 15 mm로 가정한 내장의 내벽 범위를 계산하기 위한 기하학적 모식도이다. 51°의 HFOV로 zg1?纜【? 제1 반사부로 입사하는 광선과 120°의 HFOV로 zg2?翎【? 제1 반사부로 입사하는 광선이 광축과 만나는 두 지점 A, B에서 내장의 내벽(zg축)으로 수선을 내렸을 때 수선과 zg 축이 수직으로 만나는 지점이 각각 C, D이다. LED의 중심에서 zg 축으로 수직법선을 내렸을 때 zg 축과 만나는 지점이 zg =0 으로 놓으면 이 지점으로부터??zg1 , zg2 ,C 까지의 거리를 각각 L1, L2, Ld 이며, C로부터 D와 zg3 까지의 거리는 각각 a 와 c 이다. 또한 zg2 부터 D까지의 거리는 b이다. 도 10 으로부터 a, b, c, d 는 각각 3.80 mm, 12.2 mm, 8.66 mm, 2.25 mm로 계산된다. 이 결과 L1 과 L2 는 각각 6.10 mm, 10.9 mm이다. 그러므로 이 두 값의 범위 내에서 LED 조명계에 의한 조도 분포를 시뮬레이션할 수 있다.
도 11은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 캡슐 내시경에서, z 축을 중심으로 장 내벽을 θ방향을 따라 360°로 조도 분포를 6개의 LED로부터 각 100만개의 광선을 보내어 시뮬레이션한 결과이다. 도 10에서 계산한 L1 과 L2 범위 안에서 315 lx ~ 725 lx 사이의 조도를 갖는다. 이는 국가 표준인증 통합정보시스템에 기재된 조도 분포표의 분류에 따르면, 도 9에 도시된 LED의 배치로부터 물체의 영상을 충분히 촬영할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시형태 및 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어, 제1 반사부 및 제2 반사부의 곡률반경이나 배치 위치, 렌즈계를 구성하는 렌즈의 갯수 등의 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안될 것이다.
210 : 투명 케이스 220 : 제1 반사부
230 : 제2 반사부 240 : 렌즈계
250 : 이미지 센서

Claims (8)

  1. 투명 케이스;
    상기 투명 케이스의 내부에 형성되며 관통 홀을 가지는 제1반사부;
    상기 제1 반사부와 마주보게 배치되고, 상기 제1반사부로부터 입사된 광을 반사시키는 제2반사부; 및
    상기 제2반사부에서 반사된 광을 수광하여 이미지 센서에 광을 전달하는 적어도 하나의 렌즈를 포함하는 렌즈계
    를 포함하는 캡슐 내시경.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 반사부는 상기 제2 반사부를 향해 볼록한 구면 거울인 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반사부는 평면 거울인 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 렌즈계는,
    상기 제1 반사부의 관통홀을 통해 상기 제2반사부에서 반사된 광을 수광하는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 렌즈계의 적어도 하나의 렌즈는,
    비구면 렌즈인 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2 반사부 후면에 배치되는 조명부
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 조명부는, 상기 제1 반사부의 반화각(HFOV : Half Field of View)을 조명하는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 조명부는,
    상기 제2 반사부를 향하는 제1 면, 상기 제1 면에 대향하는 제2 면 및 상기 제1 면과 제2 면을 연결하는 복수의 측면을 포함하는 기판부; 및
    상기 기판부의 복수의 측면에 배치되는 LED 소자
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 캡슐 내시경.
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