WO2020022810A1 - 내시경용 헤드, 의료용 내시경 및 의료용 현미경 - Google Patents

내시경용 헤드, 의료용 내시경 및 의료용 현미경 Download PDF

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WO2020022810A1
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WO
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channel
light source
liquid crystal
light
crystal panel
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PCT/KR2019/009258
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김준기
이상화
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재단법인 아산사회복지재단
울산대학교 산학협력단
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    • A61B1/0661—Endoscope light sources
    • A61B1/0692—Endoscope light sources head mounted

Definitions

  • the present invention relates to an endoscope head, a medical endoscope and a medical microscope.
  • Imaging medicine is rapidly developing due to the development of medical technology due to the development of various equipments for accurate diagnosis of diseases and convenient image acquisition.
  • endoscopic diagnosis for cancer diagnosis in the gastrointestinal tract, large intestine, and urinary system early cancer or precancerous lesions may have a similar color tone to the surrounding mucous membranes, may not be noticeable in bumps or depressions, and may be due to limitations in morphological observation. Since the boundary between the edges is not clear, the bright field image obtained through the light of the white band wavelength is often difficult to detect and observe.
  • This solution is based on optical biopsy for fusion of molecular imaging techniques such as narrow-band, autofluorescence and contrast-based fluorescence images into the endoscope, for real-time diagnosis and precise medical care.
  • System development is on the rise.
  • margins can be minimized when tumors are removed, and it is possible to closely examine whether cancer cells remain after removal.
  • synchronizing the bright field image with the fluorescent image may realize a composite image having both the advantages of the good visibility image and the advantages of the fluorescent image to diagnose the lesion.
  • the problem to be solved by the present invention is a small number of optical components and a small size of the optical system, the endoscope head and the medical endoscope for medical use equipped with the endoscope head capable of realizing a composite image synchronized with the brightfield image and the fluorescent image To provide a microscope.
  • the endoscope head for solving the above problems is a first light source and a second light source for emitting light forward; An optical lens disposed behind the first light source and the second light source; A liquid crystal panel disposed behind the optical lens and having a plurality of pixels formed thereon; An image sensor disposed behind the liquid crystal panel, wherein each of the plurality of pixels of the liquid crystal panel is divided into a first channel and a second channel, and selectively transmits light on the second channel according to a wavelength band. Characterized in that the filtering material is disposed.
  • the optical lens includes a lens holder and a plurality of lenses fixed to the lens holder, wherein the plurality of lenses are lens arrays forming an optical axis.
  • the first light source and the second light source emit light of different wavelength bands, and an active filter is disposed in front of the second light source.
  • the first light source emits light in a white wavelength band
  • the second light source emits light in a blue wavelength band.
  • One light source of the first light source and the second light source may be used for photodynamic therapy (PDT) or photothermal therapy (PTT).
  • PDT photodynamic therapy
  • PTT photothermal therapy
  • the liquid crystal comprises: a first polarization layer having a first polarization axis; A transparent layer disposed behind the first polarizing layer; An electrode layer disposed behind the transparent layer; A liquid crystal layer disposed behind the electrode layer; A filter layer disposed behind the liquid crystal layer and in which the filtering material is disposed; A second polarization layer disposed behind the filter layer and having a second polarization axis, wherein the electrode layer is configured to apply power to the liquid crystal layer.
  • the transparent layer and the filter layer is a glass substrate, the electrode layer is characterized in that it comprises a transparent electrode formed of a light transmitting material.
  • At least some of the pixels of the plurality of pixels of the liquid crystal panel may be characterized in that the first channel and the second channel are alternately opened.
  • the period in which the first channel and the second channel are alternately opened and is open is 15 Hz or more.
  • the second channel may be divided into a plurality of unit channels, and the filtering material may be divided into a plurality of unit filtering materials having different wavelength bands of transmitted light, and each of the plurality of unit filtering materials of the filtering material may not overlap each other. And a plurality of unit channels of the second channel.
  • At least some pixels of the plurality of pixels of the liquid crystal panel periodically open alternately with the first channel and the second channel, and when the second channel is open, among the plurality of unit channels of the second channel.
  • One channel may be opened or at least two channels of the plurality of unit channels of the second channel may be alternately opened.
  • the period in which the first channel and the second channel are alternated and opened is 15 Hz or more, and at least one of the plurality of unit channels of the second channel.
  • two channels are alternately opened, at least two channels of the plurality of unit channels of the first channel and the second channel are alternately opened and have a period of 15 Hz or more.
  • Endoscope head for solving the above problems is a light source for emitting light to the front; A liquid crystal panel disposed in front of the light source and having a plurality of pixels formed therein; An optical lens disposed behind the light source; An image sensor disposed behind the optical lens, wherein each of the plurality of pixels of the liquid crystal panel is divided into a first channel and a second channel, and selectively transmits light on the second channel according to a wavelength band. Characterized in that the filtering material is disposed.
  • the light source emits light having a white wavelength band, and the wavelength band of the emitted light of the light source is not changed when passing through the first channel of the liquid crystal panel, but is changed when passing through the second channel of the liquid crystal panel. do.
  • At least some of the pixels of the plurality of pixels of the liquid crystal panel are characterized in that the first channel and the second channel are alternately open to each other periodically.
  • Medical endoscope for solving the above problems is a display panel is disposed, the main body is built-in electronic control unit; A cable extending from the main body to one side; An endoscope head of the first embodiment of the present invention is optically connected to the cable, wherein the electronic control unit of the main body is electrically connected to the first light source and the second light source and the liquid crystal panel through the cable.
  • Medical endoscope for solving the above problems is a display panel is disposed, the main body is built-in electronic control unit; A cable extending from the main body to one side; The endoscope head of the second embodiment of the present invention is optically connected to the cable, wherein the electronic control unit of the main body is electrically connected to the light source and the liquid crystal panel through the cable to electronically control the light source and the liquid crystal panel. And it is electrically connected to the image sensor through the cable, characterized in that to reproduce the composite image in which the bright field image and the fluorescence image periodically alternately at least in part on the display panel of the main body.
  • Medical microscope for solving the above problems is the main body is disposed an objective lens;
  • An endoscope head of the first embodiment of the present invention is characterized by including.
  • Medical microscope for solving the above problems is the main body is disposed an objective lens;
  • An endoscope head of the second embodiment of the present invention is characterized by including the above.
  • various brightfield images and fluorescent images can be obtained with a small number of light sources by filtering and fluorescence conversion of the liquid crystal panel, so that brightfield images and fluorescent images are synchronized with a small number of optical components and a small optical system.
  • an endoscope head capable of sphering a composite image, and a medical endoscope and a medical microscope equipped with the endoscope head.
  • FIG. 1 is a conceptual diagram showing a medical endoscope of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a perspective view showing the endoscope head of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a conceptual diagram illustrating a plurality of pixels, a first channel, and a second channel in the liquid crystal panel of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a conceptual diagram illustrating implementation of a brightfield image in the liquid crystal panel of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a conceptual diagram illustrating the implementation of a fluorescent image in the liquid crystal panel of the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a conceptual diagram illustrating that a second channel is divided into a plurality of unit channels in the liquid crystal panel according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a conceptual diagram illustrating a brightfield image when the second channel is divided into a plurality of unit channels in the liquid crystal channel according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a conceptual diagram illustrating a fluorescent image when a second channel is divided into a plurality of unit channels in the liquid crystal channel according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 9 is a perspective view showing the endoscope head of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 10 is a conceptual diagram illustrating a brightfield image when the second channel is divided into a plurality of unit channels in the liquid crystal panel according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 11 is a conceptual diagram illustrating a fluorescent shape when the second channel is divided into a plurality of unit channels in the liquid crystal channel according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12 (1) is a photograph showing a brightfield image
  • FIG. 12 (2) is a photograph showing a fluorescent image
  • FIG. 12 (3) is a photograph showing a synthesized image.
  • FIG. The spatially relative terms “below”, “beneath”, “lower”, “above”, “upper” and the like are shown in FIG. It can be used to easily describe a component and its correlation with other components. Spatially relative terms are to be understood as including terms in different directions of components in use or operation in addition to the directions shown in the figures. For example, when flipping a component shown in the drawing, a component described as “below” or “beneath” of another component may be placed “above” the other component. Can be. Thus, the exemplary term “below” can encompass both an orientation of above and below. Components may be oriented in other directions as well, so spatially relative terms may be interpreted according to orientation.
  • the medical endoscope 1000 of the first embodiment of the present invention may include a cable 10, an operation unit 20, a main body 30, and an endoscope head 100.
  • the cable 10 may extend from the main body 30 to one side.
  • An endoscope head 100 may be mounted at the end of the cable 10.
  • the endoscope head 100 may be detachably mounted to the cable 10. That is, the endoscope head 100 of the first embodiment of the present invention may be replaced, and may also be mounted on an existing medical endoscope.
  • the cable 10 may perform a function such as a conductive line electrically connecting the electronic control module (not shown) of the main body 30 to the endoscope head 100.
  • the cable 10 may be inserted into the body of the subject. In this case, the insertion length and the direction of the cable 10 can be manipulated by the operation unit 20.
  • the main body 30 may include a display panel and an electronic control unit.
  • the electronic control unit may be electrically connected to the first light source 120, the second light source 130, and the liquid crystal panel 150 of the endoscope head 100 through the cable 10 to control them electronically.
  • the electronic control unit is electrically connected to the image sensor 160 through the cable 10, and the bright field image (see (1) of FIG. 12) and the fluorescent image ( 2) can reproduce a composite image (see (3) of FIG. 12) periodically alternately (real-time synchronization of the bright field image and the fluorescent image).
  • the endoscope head 100 may be disposed at the end of the cable 10.
  • the endoscope head 100 may include a case 110, a first light source 120, a second light source 130, an optical lens 140, a liquid crystal panel 150, an image sensor 160, and a first substrate ( 170 and the second substrate 180 may be included.
  • the case 110 may be an exterior member having a space therein.
  • the first light source 120, the second light source 130, the optical lens 140, the liquid crystal panel 150, the image sensor 160, the first substrate 170, and the second The substrate 180 may be disposed.
  • at least a part of the front portion of the case 110 may be formed of a light diffusing material. As a result, the light emitted from the first light source 120 and the second light source 130 may diffuse and travel in various directions.
  • the first light source 120 and the second light source 130 may be a light diode (LD) or a light emitting diode (LED).
  • an excitation filter is disposed in front of the second light source 130, and the biological tissue coated with the fluorescent material may absorb light of a specific wavelength band (for example, light of a blue wavelength band), and The light of the wavelength band (for example, light of the green wavelength band) may be emitted.
  • the first light source 120 and the second light source 130 may be mounted on the first substrate 170.
  • the first light source 120 and the second light source 130 may emit light toward the front. After the light emitted from the first light source 120 and the second light source 130 is reflected from the biological tissue, the light may pass through the optical lens 140 and the liquid crystal panel 150 in turn, and may be irradiated to the image sensor 160. have.
  • the first light source 120 and the second light source 130 may emit light of different wavelength bands.
  • the first light source 120 may emit light of a white wavelength band suitable for implementing a bright field image
  • the second light source 130 emits light of a blue wavelength band suitable for implementing a fluorescent image. can do.
  • the present invention is not limited thereto.
  • the second light source 130 may include a confocal fluorescent imaging system, a multi-square fluorescent system, a Raman imaging system, a super resolution imaging system, an optoacoustic system, an OCT system, a hyperspectral imaging system, and the like. It can emit light of various wavelength bands for implementation.
  • At least one of the first light source 120 and the second light source 130 emits light of a specific wavelength band to provide photodynamic therapy (PDT), or photothermal therapy (PTT). Can provide.
  • PDT photodynamic therapy
  • PTT photothermal therapy
  • Photodynamic therapy or photothermal therapy (PTT) involves applying a specific wavelength of light directly or a drug (photosensitizer) that reacts to a specific wavelength of light to the skin surface or injecting it into the body after a period of time.
  • a drug photosensitizer
  • photothermal therapy involves applying a specific wavelength of light directly or a drug (photosensitizer) that reacts to a specific wavelength of light to the skin surface or injecting it into the body after a period of time.
  • a drug absorbed or injected into the body is reacted with the light provided to perform photodynamic or photothermal treatment.
  • the other light source may be used to look at the lesion site in the body.
  • the first light source 120 is used for photothermal / photodynamic therapy to provide light to the lesion site
  • the second light source 130 may identify the lesion site by implementing an image of the lesion site. Make sure
  • the optical lens 140 may be disposed behind the first light source 120 and the second light source 130. Furthermore, the optical lens 140 may be disposed behind the first substrate 170. In addition, the optical lens 140 may be disposed in front of the liquid crystal panel 150. That is, the optical lens 140 may be disposed between the first and second light sources 120 and 130 and the liquid crystal panel 150.
  • the light emitted from the first light source 120 and the second light source 130 and reflected from the biological tissue may be transmitted to the optical lens 140.
  • Light reflected from the biological tissue may be focused by the optical lens 140 and irradiated to the image sensor 160.
  • the liquid crystal panel 150 is disposed between the optical lens 140 and the image sensor 160, the light transmitted through the optical lens 140 is filtered by the liquid crystal panel 150 and irradiated to the image sensor 160. Can be.
  • the optical lens 140 may include a lens holder and a plurality of lenses fixed to the lens holder.
  • the plurality of lenses may be a "lens array" forming an optical axis.
  • the liquid crystal panel 150 may be disposed behind the optical lens 140. In addition, the liquid crystal panel 150 may be disposed in front of the image sensor 160. Furthermore, the liquid crystal panel 150 may be disposed in front of the second substrate 160. That is, the liquid crystal panel 150 may be disposed between the optical lens 140 and the image sensor 160.
  • the liquid crystal panel 150 may perform a function of filtering light transmitted through the optical lens 140. That is, the liquid crystal panel 150 selectively transmits the light emitted from the first light source 120 and the second light source 130, so that the medical endoscope 1000 of the first embodiment of the present invention may have a brightfield image and a fluorescent image. Make sure you implement both.
  • a plurality of pixels Pixel may be formed in the liquid crystal panel 150.
  • Each of the plurality of pixels may be a unit dye forming a brightfield image and a fluorescent image.
  • each of the plurality of pixels may be divided into a first channel and a second channel.
  • the first channel is a portion through which light (emission light of the first light source) for implementing a bright field image passes
  • the second channel is light (second light source for implementing a fluorescence image). May be a portion through which the light exits through).
  • the liquid crystal panel 150 includes a first polarization layer 151, a transparent layer 152, an electrode layer 153, a liquid crystal layer 154, a filter layer 155, and a second polarization layer ( 157).
  • the light irradiated onto the liquid crystal panel 150 sequentially passes through the first polarization layer 151, the transparent layer 152, the electrode layer 153, the liquid crystal layer 154, the filter layer 155, and the second polarization layer 157. can do.
  • the light irradiated onto the liquid crystal panel 150 may be "filtered" by the liquid crystal layer 154 and the filter layer 155.
  • the term “filtering” may be a concept including at least one of blocking light of a specific wavelength band (liquid crystal layer) or converting light of a specific wavelength band to light of another wavelength band (filter layer).
  • the first polarization layer 151 may have a first polarization axis 151-1 arranged in a specific direction. Therefore, the light transmitted through the first polarization layer 151 may be light polarized by the first polarization axis 151-1.
  • the transparent layer 152 may be a "glass substrate”.
  • the electrode layer 153 may be coated on the transparent layer 152.
  • the electrode layer 153 may apply power to the liquid crystal layer 154.
  • the electrode layer 153 may be formed of a transparent electrode formed of a light transmissive material.
  • the liquid crystal layer 154 may be arranged to open and close the first channel and the second channel by the strength of the power applied from the electrode layer 153.
  • the liquid crystal of the liquid crystal layer 154 on the first channel may transmit the light polarized on the first polarization axis 151-1 as it is. . Therefore, the light polarized on the first polarization axis 151-1 does not pass through the second polarization layer 157 (first channel blocking).
  • the liquid crystal of the liquid crystal layer 154 on the first channel receives the light polarized on the first polarization axis 151-1. Can be polarized.
  • the light polarized on the second polarization axis 157-1 passes through the second polarization layer 157 (opening of the first channel).
  • the emitted light of the first light source 120 for implementing the bright field image may be irradiated to the image sensor 160 through the first channel (see FIG. 4).
  • the liquid crystal of the liquid crystal layer 154 on the second channel may transmit the light polarized on the first polarization axis 151-1 as it is. Therefore, the light polarized on the first polarization axis 151-1 does not pass through the second polarization layer 157 (second channel blocking).
  • the liquid crystal of the liquid crystal layer 154 on the second channel transmits light polarized on the first polarization axis 151-1 to the second polarization axis 157-1. Can be polarized.
  • the light polarized on the second polarization axis 157-1 is transmitted through the second polarization layer 157 (opening of the second channel).
  • the light emitted from the second light source 130 to implement the fluorescent image may be irradiated to the image sensor 160 through the second channel.
  • the emission light (blue wavelength band light, excitation light) emitted through the second light source 130 or the second light source 130 and the active filter is applied to the living tissue in the process of being irradiated to the living tissue and then recursively.
  • the fluorescent material photosensitive material
  • the fluorescent material can be converted into light (emission light) in the green wavelength band to implement a fluorescent image.
  • the light emitted by the fluorescent material applied to the biological tissue is mixed with light of other wavelength bands in addition to the light of the green wavelength band (for example, excitation light that is not converted into fluorescence by a photosensitive material is synthesized). Noise may be generated in the image.
  • the light of the noise wavelength band is filtered by the filter layer 155 of the liquid crystal panel 150 and selectively received.
  • the filter layer 155 selectively transmits light of the green wavelength band, thereby realizing a fluorescent image of the green wavelength band without noise (see FIG. 5).
  • the filter layer 155 may be a "glass substrate”.
  • Filtering material 155-1 may be coated (disposed) on filter layer 152.
  • the filtering material 155-1 may perform a function of selectively transmitting only light having a specific wavelength band among the light emitted from the second light source 130 to implement the fluorescent image. Therefore, the filtering material 155-1 may be disposed only on the filter layer 155 on the second channel, and may not be disposed on the filter layer 155 on the first channel.
  • the second polarization layer 157 may have a second polarization axis 157-1 arranged in a specific direction. Therefore, the light transmitted through the second polarization layer 157 may be light polarized on the second polarization axis 157-1.
  • the second channel may be divided into a plurality of unit channels.
  • the plurality of unit channels of the second channel may be channels for implementing fluorescence images of different wavelength bands.
  • the filtering material 155-1 may be divided into a plurality of unit filtering materials having different wavelength bands of transmitted light so as to correspond one-to-one to a plurality of unit channels of the second channel. That is, each of the plurality of unit filtering materials of the filtering material 155-1 may be disposed in the plurality of unit channels of the second channel so as not to overlap each other.
  • the medical endoscope 1000 of the first embodiment of the present invention can implement a brightfield image from the emitted light (for example, the light of the white wavelength band) of the first light source 120, and at the same time, the second light source 130. Fluorescence images of various wavelength bands may be realized from the emitted light (for example, light of a blue wavelength band) of the?
  • the wavelength band of the second light source 130 may be changed to implement fluorescence images of various wavelength bands, or may be maintained at a predetermined wavelength band.
  • emission light of various wavelength bands may be generated according to the type of fluorescent material (photosensitive material) applied to the biological tissue, and various wavelengths may be generated.
  • the emitted light of the band may be filtered after being filtered by a plurality of unit filtering materials in the second channel, thereby realizing a clear fluorescent image.
  • the liquid crystal of the liquid crystal layer 154 on the first channel may transmit the light polarized on the first polarization axis 151-1 as it is. . Therefore, the light polarized on the first polarization axis 151-1 does not pass through the second polarization layer 157 (first channel blocking).
  • the liquid crystal of the liquid crystal layer 154 on the first channel receives the light polarized on the first polarization axis 151-1. Can be polarized.
  • the light polarized on the second polarization axis 157-1 passes through the second polarization layer 157 (opening of the first channel).
  • the outgoing light of the first light source 120 for implementing the brightfield image may be irradiated to the image sensor 160 through the first channel (see FIG. 7).
  • the second channel may be divided into three unit channels.
  • one of the three unit channels of the second channel may be a channel for realizing a fluorescent image of the red wavelength band, and a unit filtering material for selectively transmitting the light of the red wavelength band may be disposed.
  • another one of the three unit channels of the second channel may be a channel for realizing a fluorescent image of the green wavelength band, and a unit filtering material for selectively transmitting the light of the green wavelength band may be disposed.
  • the other one of the three unit channels of the second channel may be a channel for realizing a fluorescent image of the blue wavelength band, the unit filtering material for selectively transmitting the light of the blue wavelength band may be disposed.
  • the green wavelength band of the three unit channels of the second channel may transmit the light polarized on the first polarization axis 151-1 as it is. Therefore, the light polarized on the first polarization axis 151-1 does not pass through the second polarization layer 157 (channel blocking for realizing a fluorescence image of the green wavelength band among the three unit channels of the second channel).
  • the fluorescent image of the green wavelength band among the three unit channels of the second channel is obtained.
  • the liquid crystal of the liquid crystal layer 154 on the channel for realization may polarize the light polarized on the first polarization axis 151-1 to the second polarization axis 157-1. Therefore, the light polarized on the second polarization axis 157-1 is filtered by a unit filtering material that transmits light in the green wavelength band and then transmitted through the second polarization layer 157 (three units of the second channel). Channel opening for realizing a fluorescence image in the green wavelength band of the channel).
  • the outgoing light of the second light source 130 for realizing the fluorescence image of the green wavelength band is transmitted through the channel for implementing the fluorescence image of the green wavelength band among the three unit channels of the second channel. May be investigated (see FIG. 8).
  • a fluorescence image of a red wavelength band and a fluorescence image of a blue wavelength band may also be implemented.
  • the image sensor 160 may be disposed behind the liquid crystal panel 150.
  • the image sensor 160 may be mounted on the second substrate 180.
  • the light transmitted through the liquid crystal panel 150 may be irradiated to the image sensor 160.
  • the first channel and the second channel It can be opened alternately with each other periodically.
  • the first light source 120 and the second light source 130 may alternately emit light while the first channel and the second channel are alternately alternately opened and synchronized (synchronized). That is, when the first channel is opened, the first light source 120 emits light (On) and the second light source 130 may not emit light (Off). In addition, when the second channel is opened, the second light source 130 may emit light (On) without the first light source 120 emitting light (Off).
  • first channel and the second channel may open the first channel and the second channel alternately. That is, the entire biological tissue is reproduced as a bright field image with good visibility (opening only the first channel), and the fluorescence image for precise diagnosis of the lesion site (target point, target portion, see FIG. 12 (3)).
  • the first channel and the second channel can be played alternately (periodically alternately open).
  • the second channel may be divided into a plurality of unit channels, and when the second channel is opened, one channel of the plurality of unit channels of the second channel is opened or at least two of the plurality of unit channels of the second channel.
  • the channels can be open alternately.
  • the user can select the wavelength band of the fluorescent image in the synthesized image, and can also watch the synthesized image in which the bright field image and the fluorescent image having the plurality of wavelength bands are synchronized in real time.
  • the period in which the various channels are alternated and opened may be 15 Hz or more, alternating at a rate that is unrecognizable to humans.
  • the rapid alternating of images is for producing a composite image (simultaneous detection).
  • it is effective to reproduce (alternatively detect) alternating images of various wavelength bands in a slow cycle instead of the synthetic image.
  • the period in which the various channels alternate and open may be less than 15 Hz.
  • the user may select a mode to observe an image reproduced by simultaneous detection in the first mode and an image reproduced by alternate detection in the second mode.
  • one light source is used to implement the image to identify the lesion area in the body, and the other light source is used for photodynamic therapy ( PDT) or light source lamps for photothermal therapy (PTT).
  • PDT photodynamic therapy
  • PTT photothermal therapy
  • a bright spot image implemented by the first light source 120 identifies a lesion part in the body, and uses the second light source 130 as a light source lamp to irradiate light to the corresponding lesion part to provide light heat / light.
  • Epidemiological treatment can be performed.
  • the medical endoscope 1000 of the present invention may be implemented (not shown) in the form of a microscope.
  • the medical endoscope of the present invention may be referred to as a "medical microscope”.
  • the main body may further include an "object lens” in addition to the display panel and the electronic control unit.
  • the optical fiber is embedded in the cable to form an optical system, and may perform a function such as an optical line. That is, the cable may be used as a light path that guides the emitted light of the light source to the living tissue and guides the light reflected from the living tissue to the image sensor.
  • the cable, the objective lens and the endoscope head may be optically connected.
  • the endoscope head 100 may be referred to as a "microscope head.”
  • the endoscope head 100 of the present invention may be implemented (not shown) in the form of a capsule.
  • the endoscope head 100 of the present invention may be referred to as "capsule endoscope”.
  • the body and the cable of the medical endoscope may be omitted. The user can electronically control the "capsule endoscope" using the wireless terminal.
  • a medical endoscope (not shown) of a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
  • the medical endoscope 1000 of the first embodiment of the present invention may be inferred and applied to the medical endoscope of the second embodiment of the present invention.
  • the endoscope head 200 of the second embodiment of the present invention has a technical feature different from that of the medical endoscope head 100 of the first embodiment of the present invention.
  • the endoscope head 200 of the second embodiment of the present invention will be described.
  • the endoscope head 200 is a case, an optical lens, an image sensor, a first substrate, and a second substrate, except that the liquid crystal panel 220 is stacked on the light source 210.
  • the case 110, the optical lens 140, the image sensor 160, the first substrate 170, and the second substrate 180 of the endoscope head 100 according to the first embodiment of the present invention are substantially the same.
  • the light source 210 may be any kind of light source for emitting light.
  • the light source 210 may be a light diode (LD) or a light emitting diode (LED).
  • an excitation filter is disposed in front of the light source 210 so that the living tissue coated with the fluorescent material may absorb light of a specific wavelength band (for example, light of a blue wavelength band), and the specific wavelength band. May emit light (eg, light in a green wavelength band).
  • the active filter may be disposed between the light source 210 and the liquid crystal panel 220.
  • the light source 210 may be mounted on the first substrate.
  • the light source can emit light forward.
  • the light emitted from the light source may be reflected by the biological tissue, and then transmitted through the optical lens to be irradiated to the image sensor.
  • the light source 210 may emit light of a white wavelength band.
  • the liquid crystal panel 220 may be disposed in front of the light source 210.
  • the outgoing light of the light source 210 may emit light of the white wavelength band as it is to implement a bright field image, or may be filtered with light of the blue wavelength band to implement various fluorescent images. That is, in the second embodiment, unlike the first embodiment, the second light source for implementing the fluorescent image is omitted, and the liquid crystal panel is disposed in front of the light source to control the wavelength band of the emitted light.
  • the liquid crystal panel 220 may be disposed in front of the light source 210. There may be a plurality of liquid crystal panels 220 so as to correspond one-to-one with the number of light sources 210.
  • the liquid crystal panel 150 of the first embodiment may be applied mutatis mutandis to the liquid crystal panel 220 of the second embodiment.
  • a plurality of pixels may be formed, and each of the plurality of pixels may be divided into a first channel and a second channel. have.
  • the first channel and the second channel may be alternately opened.
  • the second channel may be divided into a plurality of unit channels, and the filtering material may be divided into a plurality of unit filtering materials, and each of the plurality of unit filtering materials may be divided into a plurality of unit channels of the second channel so as not to overlap each other. Can be arranged.
  • one channel of the plurality of unit channels of the second channel may be opened, or at least two channels of the plurality of unit channels of the second channel may be alternately opened.
  • the liquid crystal panel 220 of the second embodiment like the liquid crystal panel 150 of the first embodiment, has a white wavelength band for realizing brightfield images when the first channel is opened.
  • Light may be generated (see FIG. 10), and when the second channel is opened, light of a red wavelength band, light of a green wavelength band, light of a blue wavelength band, or the like may be emitted to implement a fluorescent image.
  • the endoscope head 200 of the second embodiment of the present invention performs a backlight function in which the light source 210 emits light of a white wavelength band, and the liquid crystal panel 220 in front of the light source 210. ) May be arranged to implement light of various wavelength bands in addition to light of a white wavelength band. As a result, it can have substantially the same effect as the endoscope head 100 of the first embodiment.

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Abstract

적은 수의 광학 부품과 작은 사이즈의 광학계로, 명시야 영상과 형광 영상이 동기화된 합성 영상을 구현할 수 있는 내시경용 헤드와 상기 내시경용 헤드가 장착된 의료용 내시경과 의료용 현미경이 제공된다. 상기 내시경용 헤드는 전방으로 광을 출사하는 제1광원과 제2광원; 상기 광원의 후방에 배치되는 광학 렌즈; 상기 광학 렌즈의 후방에 배치되고, 복수 개의 픽셀이 형성되는 액정 패널; 상기 액정 패널의 후방에 배치되는 이미지 센서를 포함하고, 상기 액정 패널의 복수 개의 픽셀의 각각은 제1채널과 제2채널로 구분되고, 상기 제2채널 상에는 파장 대역에 따라 선택적으로 광을 투과시키는 필터링 물질이 배치되는 것을 특징으로 한다.

Description

내시경용 헤드, 의료용 내시경 및 의료용 현미경
본 발명은 내시경용 헤드, 의료용 내시경 및 의료용 현미경에 관한 것이다.
영상 의학은 의료기술의 발전으로 정확한 질병의 진단과 편리하게 영상을 획득할 수 있는 다양한 장비의 개발로 인하여 빠르게 발전하고 있다. 특히, 소화기, 대장 및 비뇨기 등에서의 암진단을 위한 내시경진단에 있어서, 조기암이나 전암성 병변은 주변 점막과 비슷한 색조를 띄고 있거나 융기나 함몰이 뚜렷하지 않을 수 있고 형태학적인 관찰의 한계로 인해 병변의 경계가 명확하지 않아, 백색 대역 파장의 광을 통해 획득하는 명시야 영상(Bright field image) 만으로는 발견과 관찰이 어려운 경우가 많다.
따라서 임상적으로 의미가 있는 병변을 잘 발견할 수 있게 하고(Detection), 병변의 특징과 경계를 잘 나타내며(Characterization), 정확한 진단이 가능하게 하기 위한(Diagnosis) 기술이 요구되고 있는 실정이다.
이러한 해결 방법으로, 협대역, 자가형광 및 조영제 기반 형광 영상(Fluorescence image) 등의 분자영상기법을 내시경에 융합하여, 현장에서의 진단 및 정밀의료를 실현하기 위한, 광학적 조직검사(optical biopsy) 기반의 시스템 개발이 대두되고 있다. 형광 영상을 통해 진단 및 수술을 하는 경우, 종양의 제거 시 마진을 최소화할 수 있으며 제거 후 암세포의 잔류여부를 정밀 검토하는 것이 가능하다.
나아가 명시야 영상과 형광 영상을 동기화 시키면, 시인성이 좋은 영시야 영상의 장점과 병변을 진단하기 좋은 형광 영상의 장점을 모두 갖춘 합성 이미지를 구현할 수 있을 것이다.
그러나 일반적인 내시경은 명시야 영상과 형광 영상을 동기화 시키기 위해, 광학 부품이 많아지고 광학계의 사이즈가 커져, 제품 비용이 증가하고 삽입 시 환자가 느끼는 고통이 증가(내시경의 사이즈가 커지기 때문에)하는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 적은 수의 광학 부품과 작은 사이즈의 광학계로, 명시야 영상과 형광 영상이 동기화된 합성 영상을 구현할 수 있는 내시경용 헤드와 상기 내시경용 헤드가 장착된 의료용 내시경과 의료용 현미경을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급된 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제1실시예에 따른 내시경용 헤드는 전방으로 광을 출사하는 제1광원과 제2광원; 상기 제1광원과 상기 제2광원의 후방에 배치되는 광학 렌즈; 상기 광학 렌즈의 후방에 배치되고, 복수 개의 픽셀이 형성되는 액정 패널; 상기 액정 패널의 후방에 배치되는 이미지 센서를 포함하고, 상기 액정 패널의 복수 개의 픽셀의 각각은 제1채널과 제2채널로 구분되고, 상기 제2채널 상에는 파장 대역에 따라 선택적으로 광을 투과시키는 필터링 물질이 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 광학 렌즈는 렌즈 홀더와, 상기 렌즈 홀더에 고정되는 복수 개의 렌즈를 포함하며, 상기 복수 개의 렌즈는 광축을 형성하는 렌즈 어레이인 것을 특징으로 한다.
상기 제1광원과 상기 제2광원은 상호 다른 파장 대역의 광을 출사하고, 상기 제2광원의 전방에는 활성 필터가 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1광원은 백색 파장 대역의 광을 출사하고, 상기 제2광원은 청색 파장 대역의 광을 출사하는 것을 특징으로 한다.
상기 제1광원 및 상기 제2광원 중 하나의 광원은 광역학 치료(Photodynamic Therapy, PDT) 또는 광열 치료(Photothermal Therapy, PTT)를 위해 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 액정은, 제1편광축을 가지는 제1편광층; 상기 제1편광층의 후방에 배치되는 투명층; 상기 투명층의 후방에 배치되는 전극층; 상기 전극층의 후방에 배치되는 액정층; 상기 액정층의 후방에 배치되고, 상기 필터링 물질이 배치되는 필터층; 상기 필터층의 후방에 배치되고, 제2편광축을 가지는 제2편광층을 포함하고, 상기 전극층은 상기 액정층에 전원을 인가하는 것을 특징으로 한다.
상기 투명층과 상기 필터층은 유리 기판이며, 상기 전극층은 광 투과성 재질로 형성되는 투명 전극을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 액정 패널의 복수 개의 픽셀 중 적어도 일부의 픽셀에서는 상기 제1채널과 상기 제2채널이 주기적으로 상호 교번하며 개방되는 것을 특징으로 한다.
상기 제1채널과 상기 제2채널이 상호 교번하며 개방되는 주기는 15Hz 이상인 것을 특징으로 한다.
상기 제2채널은 복수 개의 단위 채널로 구분되고, 상기 필터링 물질은 투과광의 파장 대역이 상호 다른 복수 개의 단위 필터링 물질로 구분되고, 상기 필터링 물질의 복수 개의 단위 필터링 물질의 각각은 상호 중첩되지 않도록, 상기 제2채널의 복수 개의 단위 채널에 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 액정 패널의 복수 개의 픽셀 중 적어도 일부의 픽셀에서는 상기 제1채널과 상기 제2채널이 주기적으로 상호 교번하며 개방되고, 상기 제2채널이 개방될 때, 상기 제2채널의 복수 개의 단위 채널 중 1개의 채널이 개방되거나 상기 제2채널의 복수 개의 단위 채널 중 적어도 2개의 채널이 상호 교번하며 개방되는 것을 특징으로 한다.
상기 제2채널의 복수 개의 단위 채널 중 1개의 채널이 개방되는 경우, 상기 제1채널과 상기 제2채널이 상호 교번하며 개방되는 주기는 15Hz 이상이고, 상기 제2채널의 복수 개의 단위 채널 중 적어도 2개의 채널이 상호 교번하며 개방되는 경우, 상기 제1채널과 상기 제2채널의 복수 개의 단위 채널 중 적어도 2개의 채널이 상호 교번하며 개방되는 주기는 15Hz 이상인 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 제2실시예에 따른 내시경용 헤드는 전방으로 광을 출사하는 광원; 상기 광원의 전방에 배치되고, 복수 개의 픽셀이 형성되는 액정 패널; 상기 광원의 후방에 배치되는 광학 렌즈; 상기 광학 렌즈의 후방에 배치되는 이미지 센서를 포함하고, 상기 액정 패널의 복수 개의 픽셀의 각각은 제1채널과 제2채널로 구분되고, 상기 제2채널 상에는 파장 대역에 따라 선택적으로 광을 투과시키는 필터링 물질이 배치되는 것을 특징으로 한다.
상기 광원은 백색 파장 대역의 광을 출사하고, 상기 광원의 출사광의 파장 대역은 상기 액정 패널의 제1채널을 투과하는 경우 변경되지 않고 상기 액정 패널의 제2채널을 투과하는 경우 변경되는 것을 특징으로 한다.
상기 액정 패널의 복수 개의 픽셀의 중 적어도 일부의 픽셀에서는 상기 제1채널과 상기 제2채널이 주기적으로 상호 교번하며 개방되는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 의료용 내시경은 디스플레이 패널이 배치되고, 전자 제어 유닛이 내장되는 본체; 상기 본체에서 일측으로 연장되는 케이블; 상기 케이블과 광학적으로 연결되는 본 발명의 제1실시예의 내시경용 헤드를 포함하고, 상기 본체의 전자 제어 유닛은 상기 케이블을 통해 제1광원 및 제2광원과 액정 패널과 전기적으로 연결되어 상기 제1광원과 상기 제2광원과 상기 액정 패널을 전자 제어하고, 상기 케이블을 통해 이미지 센서와 전기적으로 연결되어 상기 본체의 디스플레이 패널에서 명시야 영상과 형광 형상이 주기적으로 상호 교번되는 합성 영상을 재생하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 의료용 내시경은 디스플레이 패널이 배치되고, 전자 제어 유닛이 내장되는 본체; 상기 본체에서 일측으로 연장되는 케이블; 상기 케이블과 광학적으로 연결되는 본 발명의 제2실시예의 내시경용 헤드를 포함하고, 상기 본체의 전자 제어 유닛은 상기 케이블을 통해 광원과 액정 패널과 전기적으로 연결되어 상기 광원과 상기 액정 패널을 전자 제어하고 상기 케이블을 통해 이미지 센서와 전기적으로 연결되어 상기 본체의 디스플레이 패널에 적어도 일부에서 명시야 영상과 형광 영상이 주기적으로 상호 교번되는 합성 영상을 재생하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 의료용 현미경은 대물 렌즈가 배치되는 본체; 본 발명의 제1실시예의 내시경용 헤드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 의료용 현미경은 대물 렌즈가 배치되는 본체; 본 발명의 제2실시예의 내시경용 헤드를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 액정 패널의 필터링 및 형광 변환에 의해 적은 수의 광원으로도 다양한 명시야 영상과 형광 영상을 획득할 수 있어, 적은 수의 광학 부품과 작은 사이즈의 광학계로 명시야 영상과 형광 영상이 동기화된 합성 이미지를 구형할 수 있는 내시경용 헤드와 상기 내시경용 헤드가 장착된 의료용 내시경과 의료용 현미경을 제공한다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급된 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1실시예의 의료용 내시경을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예의 내시경용 헤드를 나타낸 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예의 액정 패널에서 복수 개의 픽셀, 제1채널 및 제2채널을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제1실시예의 액정 패널에서 명시야 영상을 구현하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제1실시예의 액정 패널에서 형광 영상을 구현하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 6은 본 발명의 제1실시예의 액정 패널에서 제2채널이 복수 개의 단위 채널로 구분되는 것을 나타낸 개념도이다.
도 7은 본 발명의 제1실시예의 액정 채널에서 제2채널이 복수 개의 단위 채널로 구분되는 경우, 명시야 영상을 구현하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 8은 본 발명의 제1실시예의 액정 채널에서 제2채널이 복수 개의 단위 채널로 구분되는 경우, 형광 영상을 구현하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 9는 본 발명의 제2실시예의 내시경용 헤드를 나타낸 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제2실시예의 액정 패널에서 제2채널이 복수 개의 단위 채널로 구분되는 경우, 명시야 영상을 구현하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 11은 본 발명의 제2실시예의 액정 채널에서 제2채널이 복수 개의 단위 채널로 구분되는 경우, 형광 형상을 구현하는 것을 나타낸 개념도이다.
도 12의 (1)은 명시야 영상을 나타낸 사진이고, 도 12의 (2)는 형광 영상을 나타낸 사진이고, 도 12의 (3)은 합성 영상을 나타낸 사진이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 제한되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 기술자에게 본 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 외에 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 도면 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, "및/또는"은 언급된 구성요소들의 각각 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다. 비록 "제1", "제2" 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "위(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 구성요소와 다른 구성요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 구성요소들의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들어, 도면에 도시되어 있는 구성요소를 뒤집을 경우, 다른 구성요소의 "아래(below)"또는 "아래(beneath)"로 기술된 구성요소는 다른 구성요소의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 구성요소는 다른 방향으로도 배향될 수 있으며, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
[제1실시예]
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예의 의료용 내시경(1000)을 설명한다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 제1실시예의 의료용 내시경(1000)은 케이블(10), 조작부(20), 본체(30) 및 내시경용 헤드(100)를 포함할 수 있다.
도 1을 참조하면, 케이블(10)은 본체(30)에서 일측으로 연장될 수 있다. 케이블(10)의 말단에는 내시경용 헤드(100)가 장착될 수 있다. 이 경우, 내시경용 헤드(100)는 케이블(10)에 분리가 가능하게 장착될 수 있다. 즉, 본 발명의 제1실시예의 내시경용 헤드(100)는 교체될 수 있고, 기존의 의료용 내시경에도 장착될 수 있다.
케이블(10)은 본체(30)의 전자 제어 모듈(미도시)과 내시경용 헤드(100)를 전기적으로 연결하는 도전 라인과 같은 기능을 수행할 수 있다. 또한, 케이블(10)은 대상자의 신체 내부로 삽입될 수 있다. 이 경우, 케이블(10)의 삽입 길이 및 방향 등은 조작부(20)에 의해 조작될 수 있다.
본체(30)에는 디스플레이 패널이 배치되고 전자 제어 유닛이 내장될 수 있다. 전자 제어 유닛은 케이블(10)을 통해 내시경용 헤드(100)의 제1광원(120), 제2광원(130) 및 액정 패널(150)과 전기적으로 연결되어 이들을 전자제어할 수 있다. 또한, 전자 제어 유닛은 케이블(10)을 통해 이미지 센서(160)와 전기적으로 연결되어 본체(30)의 디스플레이 패널에 명시야 영상(도 12의 (1) 참조)과 형광 영상(도 12의 (2) 참조)이 주기적으로 상호 교번되는 합성 영상(도 12의 (3) 참조)을 재생할 수 있다(명시야 영상과 형광 영상의 실시간 동기화).
도 2를 참조하면, 내시경용 헤드(100)는 케이블(10)의 말단에 배치될 수 있다. 또한, 내시경용 헤드(100)는 케이스(110), 제1광원(120), 제2광원(130), 광학 렌즈(140), 액정 패널(150), 이미지 센서(160), 제1기판(170) 및 제2기판(180)을 포함할 수 있다.
케이스(110)는 내부에 공간을 가지는 외장 부재일 수 있다. 케이스(110)의 내부의 공간에는 제1광원(120), 제2광원(130), 광학 렌즈(140), 액정 패널(150), 이미지 센서(160), 제1기판(170) 및 제2기판(180)이 배치될 수 있다. 한편, 케이스(110)의 전방 부분의 적어도 일부는 광 확산 재질로 형성될 수 있다. 그 결과, 제1광원(120)과 제2광원(130)에서 출사된 광은 확산되어 다양한 방향으로 진행할 수 있다.
제1광원(120)과 제2광원(130)에는 광을 출사하는 모든 종류의 광원이 사용될 수 있다. 일 예로, 제1광원(120)과 제2광원(130)은 LD(Light Diode) 또는 LED(Light Emitting Diode)일 수 있다. 한편, 제2광원(130)의 전방에는 활성(Excitation) 필터가 배치되어, 형광 물질이 도포된 생체 조직이 특정 파장 대역의 광을 흡수(일 예로, 청색 파장 대역의 광)할 수 있고, 특정 파장 대역의 광(일 예로, 녹색 파장 대역의 광)을 방출하도록 할 수 있다. 제1광원(120)과 제2광원(130)은 제1기판(170)에 실장될 수 있다. 제1광원(120)과 제2광원(130)은 전방으로 광을 출사할 수 있다. 제1광원(120)과 제2광원(130)에서 출사된 광은 생체 조직에서 반사된 후, 광학 렌즈(140)과 액정 패널(150)을 차례로 투과하여, 이미지 센서(160)에 조사될 수 있다.
제1광원(120)과 제2광원(130)은 상호 다른 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 일 예로, 제1광원(120)은 명시야 영상을 구현하기에 적합한 백색 파장 대역의 광을 출사할 수 있고, 제2광원(130)은 형광 영상을 구현하기에 적합한 청색 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고, 일 예로, 제2광원(130)은 공초점 형광 영상 시스템, 다광장 형광 시스템, 라만 영상 시스템, Super resolution 영상 시스템, 광음향 시스템, OCT 시스템, Hyperspectral 영상 시스템 등을 구현하기 위한 다양한 파장 대역의 광을 출사할 수 있다.
일 실시예로, 제1광원(120) 및 제2광원(130) 중 적어도 하나는 특정한 파장 대역의 광을 출사하여 광역학 치료(Photodynamic Therapy, PDT), 또는 광열 치료(photothermal therapy, PTT)를 제공할 수 있다.
광역학 치료(PDT) 또는 광열 치료(PTT)는 특정한 파장의 광을 직접 또는 특정 파장의 광에 반응하는 약물(광감각제)을 피부표면에 바르거나 몸 속에 주입하여, 일정 시간 후 병변 부위에 특정한 파장의 광을 제공함에 따라 몸에 흡수되거나 주입된 약물을 제공된 광과 반응시켜 광역학적 또는 광열적 치료를 수행하는 방식이다.
이때, 제1광원(120) 및 제2광원(130) 중 하나의 광원이 광열/광역학 치료용으로 사용되면, 나머지 하나의 광원은 몸 속의 병변 부위를 살펴보기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 제1광원(120)이 광열/광역학 치료용으로 사용되어 병변 부위에 광을 제공하는 경우, 제2광원(130)은 해당 병변 부위에 대한 영상을 구현하여 병변 부위를 확인할 수 있도록 한다.
광학 렌즈(140)는 제1광원(120)과 제2광원(130)의 후방에 배치될 수 있다. 나아가 광학 렌즈(140)는 제1기판(170)의 후방에 배치될 수 있다. 또한, 광학 렌즈(140)는 액정 패널(150)의 전방에 배치될 수 있다. 즉, 광학 렌즈(140)는 제1 및 제2광원(120, 130)과 액정 패널(150)의 사이에 배치될 수 있다.
광학 렌즈(140)에는 제1광원(120)과 제2광원(130)에서 출사되어 생체 조직에서 반사된 광이 투과될 수 있다. 생체 조직에서 반사된 광은 광학 렌즈(140)에서 포커싱되어 이미지 센서(160)로 조사될 수 있다. 한편, 광학 렌즈(140)와 이미지 센서(160)의 사이에는 액정 패널(150)이 배치되므로, 광학 렌즈(140)를 투과한 광은 액정 패널(150)에서 필터링되어 이미지 센서(160)로 조사될 수 있다.
광학 렌즈(140)는 렌즈 홀더와, 렌즈 홀더에 고정되는 복수 개의 렌즈로 이루어질 수 있다. 이 경우, 복수 개의 렌즈는 광축을 형성하는 "렌즈 어레이(Lens array)"일 수 있다.
액정 패널(150)은 광학 렌즈(140)의 후방에 배치될 수 있다. 또한, 액정 패널(150)은 이미지 센서(160)의 전방에 배치될 수 있다. 나아가 액정 패널(150)은 제2기판(160)의 전방에 배치될 수 있다. 즉, 액정 패널(150)은 광학 렌즈(140)와 이미지 센서(160)의 사이에 배치될 수 있다.
액정 패널(150)은 광학 렌즈(140)를 투과한 광을 필터링하는 기능을 수행할 수 있다. 즉, 액정 패널(150)은 제1광원(120)과 제2광원(130)에서 출사된 광을 선택적으로 투과시켜, 본 발명의 제1실시예의 의료용 내시경(1000)이 명시야 영상과 형광 영상을 모두 구현할 수 있도록 한다.
도 3에서 나타내는 바와 같이, 액정 패널(150)에는 복수 개의 픽셀(Pixel)이 형성될 수 있다. 복수 개의 픽셀의 각각은 명시야 영상과 형광 영상을 이루는 단위 색소일 수 있다. 나아가 복수 개의 픽셀의 각각은 제1채널과 제2채널로 구분될 수 있다. 이 경우, 제1채널은 명시야 영상(Bright image)을 구현하는 광(제1광원의 출사광)이 통과하는 부분이고, 제2채널은 형광 영상(Fluorescence image)을 구현하는 광(제2광원의 출사광)이 통과하는 부분일 수 있다.
도 4와 도 5에서 나타내는 바와 같이, 액정 패널(150)은 제1편광층(151), 투명층(152), 전극층(153), 액정층(154), 필터층(155) 및 제2편광층(157)을 포함할 수 있다. 액정 패널(150)에 조사된 광은 제1편광층(151), 투명층(152), 전극층(153), 액정층(154), 필터층(155) 및 제2편광층(157)을 순차적으로 투과할 수 있다. 이 경우, 액정 패널(150)에 조사된 광은 액정층(154)과 필터층(155)에 의해 "필터링"될 수 있다. 여기서 "필터링"은 특정 파장 대역의 광을 차단(액정층)하거나 특정 파장 대역의 광을 다른 파장 대역의 광으로 변환(필터층)시키는 것 중 적어도 하나를 포함하는 개념일 수 있다.
제1편광층(151)은 특정 방향으로 배열된 제1편광축(151-1)을 가질 수 있다. 따라서 제1편광층(151)을 투과한 광은 제1편광축(151-1)으로 편광된 광일 수 있다.
투명층(152)은 "유리 기판(Glass substrate)"일 수 있다. 투명층(152)에는 전극층(153)이 코팅될 수 있다.
전극층(153)은 액정층(154)에 전원을 인가할 수 있다. 전극층(153)은 광 투과성 재질로 형성되는 투명 전극으로 이루어질 수 있다.
액정층(154)은 전극층(153)에서 인가되는 전원의 세기에 의해 제1채널과 제2채널이 개방 및 폐쇄되도록 배열될 수 있다.
일 예로, 제1채널 상의 액정층(154)에 1v의 전압이 인가되면, 제1채널 상의 액정층(154)의 액정은 제1편광축(151-1)으로 편광된 광을 그대로 투과시킬 수 있다. 따라서 제1편광축(151-1)으로 편광된 광은 제2편광층(157)을 투과하지 못하게 된다(제1채널 패쇄). 제1채널 상의 액정층(154)에 5v의 전압이 인가되면, 제1채널 상의 액정층(154)의 액정은 제1편광축(151-1)으로 편광된 광을 제2편광축(157-1)으로 편광시킬 수 있다. 따라서 제2편광축(157-1)으로 편광된 광은 제2편광층(157)을 투과하게 된다(제1채널 개방). 그 결과, 명시야 영상을 구현하기 위한 제1광원(120)의 출사광은 제1채널을 통해 이미지 센서(160)로 조사될 수 있다(도 4 참조).
또한, 제2채널 상의 액정층(154)에 1v의 전압이 인가되면, 제2채널 상의 액정층(154)의 액정은 제1편광축(151-1)으로 편광된 광을 그대로 투과시킬 수 있다. 따라서 제1편광축(151-1)으로 편광된 광은 제2편광층(157)을 투과하지 못하게 된다(제2채널 패쇄). 제2채널 상의 액정층(154)에 5v의 전압이 인가되면, 제2채널 상의 액정층(154)의 액정은 제1편광축(151-1)으로 편광된 광을 제2편광축(157-1)으로 편광시킬 수 있다. 따라서 제2편광축(157-1)으로 편광된 광은 제2편광층(157)을 투과하게 된다(제2채널 개방). 그 결과, 형광 영상을 구현하기 위한 제2광원(130)의 출사광은 제2채널을 통해 이미지 센서(160)로 조사될 수 있다.
일 예로, 제2광원(130) 또는 제2광원(130)과 활성 필터를 통해 출사되는 출사광(청색 파장 대역의 광, 여기광)은 생체 조직에 조사된 후 재귀하는 과정에서 생체 조직에 도포된 형광 물질(광 감수성 물질)에 의해, 녹색 파장 대역의 광(방출광)으로 변환되어 형광 이미지를 구현할 수 있다. 이 경우, 생체 조직에 도포된 형광 물질에 의한 방출광에는 녹색 파장 대역의 광 외에도 다른 파장 대역의 광이 함께 섞여(일 예로, 광 감수성 물질에 의해 형광으로 변환되지 않은 여기광 등이 합성) 형광 영상에 노이즈를 발생시킬 수 있다. 본 발명에서는 선명한 형광 영상을 구현하기 위해, 노이즈 파장 대역의 광을 액정 패널(150)의 필터층(155)에 의해 필터링하여 선택적으로 수광하는 것을 특징으로 한다.
즉, 필터층(155)에서는 녹색 파장 대역의 광을 선택적으로 투과시켜, 노이즈가 없는 녹색 파장 대역의 형광 영상을 구현할 수 있는 것이다(도 5 참조).
필터층(155)은 "유리 기판(Glass substrate)"일 수 있다. 필터층(152)에는 필터링 물질(155-1)이 코팅(배치)될 수 있다. 필터링 물질(155-1)은 형광 영상을 구현하기 위한 제2광원(130)의 출사광 중 특정 파장 대역의 광만을 선택적으로 투과시키는 기능을 수행할 수 있다. 따라서 필터링 물질(155-1)은 제2채널 상의 필터층(155)에만 배치될 수 있고, 제1채널 상의 필터층(155)에는 배치되지 않을 수 있다.
제2편광층(157)은 특정 방향으로 배열된 제2편광축(157-1)을 가질 수 있다. 따라서 제2편광층(157)을 투과한 광은 제2편광축(157-1)으로 편광된 광일 수 있다.
도 6에서 나타내는 바와 같이, 제2채널은 복수 개의 단위 채널로 구분될 수 있다. 이 경우, 제2채널의 복수 개의 단위 채널은 상호 다른 파장 대역의 형광 이미지를 구현하기 위한 채널일 수 있다. 이 경우, 필터링 물질(155-1)은 제2채널의 복수 개의 단위 채널에 일대일 대응되도록, 투과광의 파장 대역이 상호 다른 복수 개의 단위 필터링 물질로 구분될 수 있다. 즉, 필터링 물질(155-1)의 복수 개의 단위 필터링 물질의 각각은 상호 중첩되지 않도록, 제2채널의 복수 개의 단위 채널에 배치될 수 있다.
그 결과, 본 발명의 제1실시예의 의료용 내시경(1000)은 제1광원(120)의 출사광(일 예로, 백색 파장 대역의 광)으로부터 명시야 영상을 구현할 수 있는 동시에, 제2광원(130)의 출사광(일 예로, 청색 파장 대역의 광)으로부터 다양한 파장 대역의 형광 영상을 구현할 수 있다.
이 경우, 제2광원(130)의 파장 대역은 다양한 파장 대역의 형광 영상을 구현하기 위해 변경될 수도 있고, 일정 파장 대역으로 유지될 수도 있다. 이 경우, 제2광원(130)에서 일정 파장 대역의 광이 출사된다고 하더라도, 생체 조직에 도포되는 형광 물질(광 감수성 물질)의 종류에 따라 다양한 파장 대역의 방출광이 생성될 수 있으며, 다양한 파장 대역의 방출광은 제2채널에서 복수 개의 단위 필터링 물질에 의해 각각 필터링된 후 수광되어 선명한 형광 이미지를 구현할 수 있다.
일 예로, 제1채널 상의 액정층(154)에 1v의 전압이 인가되면, 제1채널 상의 액정층(154)의 액정은 제1편광축(151-1)으로 편광된 광을 그대로 투과시킬 수 있다. 따라서 제1편광축(151-1)으로 편광된 광은 제2편광층(157)을 투과하지 못하게 된다(제1채널 패쇄). 제1채널 상의 액정층(154)에 5v의 전압이 인가되면, 제1채널 상의 액정층(154)의 액정은 제1편광축(151-1)으로 편광된 광을 제2편광축(157-1)으로 편광시킬 수 있다. 따라서 제2편광축(157-1)으로 편광된 광은 제2편광층(157)을 투과하게 된다(제1채널 개방). 그 결과, 명시야 영상을 구현하기 위한 제1광원(120)의 출사광은 제1채널을 통해 이미지 센서(160)로 조사될 수 있다(도 7 참조).
또한, 제2채널은 3개의 단위 채널로 구분될 수 있다. 이 경우, 제2채널의 3개의 단위 채널 중 하나는 적색 파장 대역의 형광 영상을 구현하기 위한 채널일 수 있고, 적색 파장 대역의 광을 선택적으로 투과시키는 단위 필터링 물질이 배치될 수 있다. 또한, 제2채널의 3개의 단위 채널 중 다른 하나는 녹색 파장 대역의 형광 영상을 구현하기 위한 채널일 수 있고, 녹색 파장 대역의 광을 선택적으로 투과시키는 단위 필터링 물질이 배치될 수 있다. 또한, 제2채널의 3개의 단위 채널 중 나머지 하나는 청색 파장 대역의 형광 영상을 구현하기 위한 채널일 수 있고, 청색 파장 대역의 광을 선택적으로 투과시키는 단위 필터링 물질이 배치될 수 있다.
이 경우, 제2채널의 3개의 단위 채널 중 녹색 파장 대역의 형광 영상을 구현하기 위한 채널 상의 액정층(154)에 1v의 전압이 인가되면, 제2채널의 3개의 단위 채널 중 녹색 파장 대역의 형광 영상을 구현하기 위한 채널 상의 액정층(154)의 액정은 제1편광축(151-1)으로 편광된 광을 그대로 투과시킬 수 있다. 따라서 제1편광축(151-1)으로 편광된 광은 제2편광층(157)을 투과하지 못하게 된다(제2채널의 3개의 단위 채널 중 녹색 파장 대역의 형광 영상을 구현하기 위한 채널 패쇄). 제2채널의 3개의 단위 채널 중 녹색 파장 대역의 형광 영상을 구현하기 위한 채널 상의 액정층(154)에 5v의 전압이 인가되면, 제2채널의 3개의 단위 채널 중 녹색 파장 대역의 형광 영상을 구현하기 위한 채널 상의 액정층(154)의 액정은 제1편광축(151-1)으로 편광된 광을 제2편광축(157-1)으로 편광시킬 수 있다. 따라서 제2편광축(157-1)으로 편광된 광은 녹색 파장 대역의 광을 투과시키는 단위 필터링 물질에 의해 필터링된 후, 제2편광층(157)을 투과하게 된다(제2채널의 3개의 단위 채널 중 녹색 파장 대역의 형광 영상을 구현하기 위한 채널 개방). 그 결과, 녹색 파장 대역의 형광 영상을 구현하기 위한 제2광원(130)의 출사광은 제2채널의 3개의 단위 채널 중 녹색 파장 대역의 형광 영상을 구현하기 위한 채널을 통해 이미지 센서(160)로 조사될 수 있다(도 8 참조). 상술한 바와 동일한 원리로, 적색 파장 대역의 형광 영상과 청색 파장 대역의 형광 영상도 구현될 수 있다.
이미지 센서(160)는 액정 패널(150)의 후방에 배치될 수 있다. 이미지 센서(160)는 제2기판(180)에 실장될 수 있다. 이미지 센서(160)에는 액정 패널(150)을 투과한 광이 조사될 수 있다.
본 발명의 제1실시예의 의료용 내시경의 작동을 설명하면, 본체(30)의 전자 제어 유닛에 의해, 액정 패널(150)의 복수 개의 픽셀 중 적어도 일부의 픽셀에서, 제1채널과 제2채널이 주기적으로 상호 교번하며 개방될 수 있다. 또한, 제1채널과 제2채널이 주기적으로 상호 교번하며 개방되는 것에 맞추어(동기화), 제1광원(120)과 제2광원(130)이 주기적으로 상호 교번하며 광을 출사할 수 있다. 즉, 제1채널이 개방되는 경우, 제1광원(120)이 광을 출사(On)하고 제2광원(130)이 광을 출사하지 않을 수 있다(Off). 또한, 제2채널이 개방되는 경우, 제1광원(120)이 광을 출사하지 않고(Off) 제2광원(130)이 광을 출사할 수 있다(On).
제1채널과 제2채널이 주기적으로 상호 교번하며 개방되므로, 실시간으로 동기화되는 명시야 영상(도 12의 (1))과 형광 영상(도 12의 (2))을 얻을 수 있고, 본체(30)의 전자 제어 유닛은 사람이 인식할 수 없는 속도로 교번하는 명시야 영상을 합성하여 합성 영상(도 12의 (3))을 생성하며 본체(30)의 디스플레이 패널에서는 이러한 합성 영상이 재생될 수 있다.
또한, 복수 개의 픽셀 중 일부의 픽셀에서만, 제1채널과 제2채널이 주기적으로 상호 교번하며 개방될 수도 있다. 즉, 전체적인 생체 조직은 시인성이 좋은 명시야 영상으로 재생(제1채널만 개방)하고, 병변 부위(타겟 지점, Target portion, 도 12의 (3) 참조)는 정밀한 진단을 수행할 수 있는 형광 영상(제1채널과 제2채널을 주기적으로 상호 교번하며 개방)으로 재생할 수도 있다.
나아가 제2채널은 복수 개의 단위 채널로 구분될 수 있고, 제2채널이 개방될 때, 제2채널의 복수 개의 단위 채널 중 1개의 채널이 개방되거나 제2채널의 복수 개의 단위 채널 중 적어도 2개의 채널이 상호 교번하며 개방될 수 있다.
그 결과, 사용자는 합성 영상에서 형광 영상의 파장 대역을 선택할 수 있고, 나아가 명시야 영상과 복수 개의 파장 대역을 가진 형광 영상이 실시간으로 동기화된 합성 영상을 시청할 수도 있다.
이 경우, 다양한 채널이 교번하며 개방되는 주기는 사람이 인식할 수 없는 속도로 교번하는 15Hz 이상일 수 있다.
한편, 영상을 빠르게 교번하는 것은 합성 영상(동시검출)을 만들기 위한 것으로, 경우에 따라서는 합성 영상이 아닌 다양한 파장 대역의 영상이 느린 주기로 교번하도록 재생(교대검출)하는 것이 효과적인 경우가 있다. 이 경우, 다양한 채널이 교번하며 개방되는 주기는 15Hz 미만일 수 있다.
한편, 사용자는 모드를 선택하여, 제1모드에서는 동시검출로 재생되는 영상을 관찰하고, 제2모드에서는 교대검출로 재생되는 영상을 관찰할 수도 있다.
일 실시예로, 명시야 영상과 형광 영상이 동시검출이 아닌 교대검출로 재생되는 경우, 하나의 광원은 영상을 구현하여 몸 속의 병변 부위를 확인할 수 있는 용도로 사용되고, 나머지 광원은 광역학 치료(PDT) 또는 광열 치료(PTT)를 위한 광원 램프로 사용될 수 있다.
예를 들어, 제1광원(120)에 의해 구현된 명시야 영상을 통해 몸 속의 병변 부위를 확인하고, 제2광원(130)을 광원 램프로 사용하여 해당 병변 부위에 빛을 조사함으로써 광열/광역학 치료를 수행할 수 있다.
한편, 본 발명의 의료용 내시경(1000)은 현미경 형태로 구현(미도시)될 수도 있다. 이 경우, 본 발명의 의료용 내시경은 "의료용 현미경"으로 호칭될 수 있다. 또한, 본체는 디스플레이 패널과 전자 제어 유닛 외에 "대물 렌즈"를 더 포함할 수 있다. 또한, 케이블에는 광 섬유가 내장되어, 광학계를 형성할 수 있고, 광 라인과 같은 기능을 수행할 수 있다. 즉, 케이블은 광원의 출사광을 생체 조직으로 가이드하고, 생체 조직에서 반사된 광을 이미지 센서로 가이드하는 광 통로로 활용될 수 있다. 또한, 케이블과 대물 렌즈와 내시경용 헤드는 광학적으로 연결될 수 있다. 이 경우, 내시경용 헤드(100)는 "현미경용 헤드"로 호칭될 수 있다.
한편, 본 발명의 내시경용 헤드(100)는 캡슐 형태로 구현(미도시)될 수도 있다. 이 경우, 본 발명의 내시경용 헤드(100)는 "캡슐 내시경"으로 호칭될 수 있다. 나아가 의료용 내시경의 본체와 케이블은 생략될 수 있다. 사용자는 무선 단말기를 이용하여, "캡슐 내시경"을 전자적으로 제어할 수 있다.
[제2실시예]
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 제2실시예의 의료용 내시경(미도시)을 설명한다. 본 발명의 제2실시예의 의료용 내시경에는 본 발명의 제1실시예의 의료용 내시경(1000)이 유추되어 적용될 수 있다. 다만, 본 발명의 제2실시예의 내시경용 헤드(200)는 본 발명의 제1실시예의 의료용 내시경 헤드(100)와 상이한 기술적 특징을 가진다. 이하, 본 발명의 제2실시예의 내시경용 헤드(200)에 대해 설명한다.
도 9를 참조하면, 내시경용 헤드(200)는 광원(210)에 액정 패널(220)이 적층되어 배치된 것을 제외하고, 케이스, 광학 렌즈, 이미지 센서, 제1기판 및 제2기판은 본 발명의 제1실시예의 내시경용 헤드(100)의 케이스(110), 광학 렌즈(140), 이미지 센서(160), 제1기판(170) 및 제2기판(180)과 실질적으로 동일한 특징을 가진다.
광원(210)에는 광을 출사하는 모든 종류의 광원이 사용될 수 있다. 일 예로, 광원(210)은 LD(Light Diode) 또는 LED(Light Emitting Diode)일 수 있다. 한편, 광원(210)의 전방에는 활성(Excitation) 필터가 배치되어, 형광 물질이 도포된 생체 조직이 특정 파장 대역의 광을 흡수(일 예로, 청색 파장 대역의 광)할 수 있고, 특정 파장 대역의 광(일 예로, 녹색 파장 대역의 광)을 방출하도록 할 수 있다. 이 경우, 활성 필터는 광원(210)과 액정 패널(220)의 사이에 배치될 수 있다.
광원(210)은 복수 개로 존재할 수 있다. 광원(210)은 제1기판에 실장될 수 있다. 광원은 전방으로 광을 출사할 수 있다. 광원에서 출사된 광은 생체 조직에서 반사된 후, 광학 렌즈를 투과하여 이미지 센서로 조사될 수 있다. 광원(210)은 백색 파장 대역의 광을 출사할 수 있다. 광원(210)의 전방에는 액정 패널(220)이 배치될 수 있다. 그 결과, 광원(210)의 출사광은 백색 파장 대역의 광을 그대로 출사되어 명시야 영상을 구현할 수도 있고, 청색 파장 대역의 광 등으로 필터링되어 다양한 형광 영상을 구현할 수도 있다. 즉, 제2실시예에서는 제1실시예에서와 달리 형광 영상을 구현하기 위한 제2광원이 생략되었으며, 광원의 전방에 액정 패널이 배치되어, 출사광의 파장 대역을 제어할 수 있다.
액정 패널(220)은 광원(210)의 전방에 배치될 수 있다. 액정 패널(220)은 광원(210)의 개수와 일대일로 대응되도록 복수 개로 존재할 수 있다. 제2실시예의 액정 패널(220)에는 제1실시예의 액정 패널(150)이 준용될 수 있다.
즉, 제2실시예의 액정 패널(220)은 제1실시예의 액정 패널(150)과 마찬가지로, 복수 개의 픽셀이 형성될 수 있으며, 복수 개의 픽셀의 각각은 제1채널과 제2채널로 구분될 수 있다. 또한, 복수 개의 픽셀 중 적어도 일부의 픽셀에서는 제1채널과 제2채널이 주기적으로 상호 교번하며 개방될 수 있다. 또한, 제2채널은 복수 개의 단위 채널로 구분될 수 있고 필터링 물질은 복수 개의 단위 필터링 물질로 구분될 수 있고, 복수 개의 단위 필터링 물질의 각각은 상호 중첩되지 않도록 제2채널의 복수 개의 단위 채널에 배치될 수 있다. 또한, 제2채널이 개방될 때, 제2채널의 복수 개의 단위 채널 중 1개의 채널이 개방되거나 제2채널의 복수 개의 단위 채널 중 적어도 2개의 채널이 상호 교번하며 개방될 수 있다.
나아가 도 10과 도 11을 참조하면, 제2실시예의 액정 패널(220)은 제1실시예의 액정 패널(150)과 마찬가지로, 제1채널이 개방될 때 명시야 영상을 구현하기 위한 백색 파장 대역의 광이 생성될 수 있고(도 10 참조), 제2채널이 개방될 때 형광 영상을 구현하기 위한 적색 파장 대역의 광이나 녹색 파장 대역의 광이나 청색 파장 대역의 광 등을 출사할 수 있다.
상술한 바를 종합하면, 본 발명의 제2실시예의 내시경용 헤드(200)은 광원(210)이 백색 파장 대역의 광을 출사하는 백라이트 기능을 수행하며, 광원(210)의 전방에 액정 패널(220)이 배치되어, 백색 파장 대역의 광 외에 다양한 파장 대역의 광을 구현할 수 있다. 그 결과, 제1실시예의 내시경용 헤드(100)와 실질적으로 동일한 효과를 가질 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며, 제한적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.

Claims (19)

  1. 전방으로 광을 출사하는 제1광원과 제2광원;
    상기 제1광원과 상기 제2광원의 후방에 배치되는 광학 렌즈;
    상기 광학 렌즈의 후방에 배치되고, 복수 개의 픽셀이 형성되는 액정 패널; 및
    상기 액정 패널의 후방에 배치되는 이미지 센서를 포함하고,
    상기 액정 패널의 복수 개의 픽셀의 각각은 제1채널과 제2채널로 구분되고, 상기 제2채널 상에는 파장 대역에 따라 선택적으로 광을 투과시키는 필터링 물질이 배치되는 것을 특징으로 하는 내시경용 헤드.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광학 렌즈는 렌즈 홀더와, 상기 렌즈 홀더에 고정되는 복수 개의 렌즈를 포함하며, 상기 복수 개의 렌즈는 광축을 형성하는 렌즈 어레이인 것을 특징으로 하는 내시경용 헤드.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1광원과 상기 제2광원은 상호 다른 파장 대역의 광을 출사하고, 상기 제2광원의 전방에는 활성 필터가 배치되는 것을 특징으로 하는 내시경용 헤드.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1광원은 백색 파장 대역의 광을 출사하고, 상기 제2광원은 청색 파장 대역의 광을 출사하는 것을 특징으로 하는 내시경용 헤드.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1광원 및 상기 제2광원 중 하나의 광원은 광역학 치료(Photodynamic Therapy, PDT) 또는 광열 치료 (Photothermal Therapy, PTT)를 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 내시경용 헤드.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 액정은,
    제1편광축을 가지는 제1편광층;
    상기 제1편광층의 후방에 배치되는 투명층;
    상기 투명층의 후방에 배치되는 전극층;
    상기 전극층의 후방에 배치되는 액정층;
    상기 액정층의 후방에 배치되고, 상기 필터링 물질이 배치되는 필터층; 및
    상기 필터층의 후방에 배치되고, 제2편광축을 가지는 제2편광층을 포함하고, 상기 전극층은 상기 액정층에 전원을 인가하는 것을 특징으로 하는 내시경용 헤드.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 투명층과 상기 필터층은 유리 기판이며, 상기 전극층은 광 투과성 재질로 형성되는 투명 전극을 포함하는 것을 특징으로 하는 내시경용 헤드.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 액정 패널의 복수 개의 픽셀 중 적어도 일부의 픽셀에서는 상기 제1채널과 상기 제2채널이 주기적으로 상호 교번하며 개방되는 것을 특징으로 하는 내시경용 헤드.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1채널과 상기 제2채널이 상호 교번하며 개방되는 주기는 15Hz 이상인 것을 특징으로 하는 내시경용 헤드.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2채널은 복수 개의 단위 채널로 구분되고, 상기 필터링 물질은 투과광의 파장 대역이 상호 다른 복수 개의 단위 필터링 물질로 구분되고,
    상기 필터링 물질의 복수 개의 단위 필터링 물질의 각각은 상호 중첩되지 않도록, 상기 제2채널의 복수 개의 단위 채널에 배치되는 것을 특징으로 하는 내시경용 헤드.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 액정 패널의 복수 개의 픽셀 중 적어도 일부의 픽셀에서는 상기 제1채널과 상기 제2채널이 주기적으로 상호 교번하며 개방되고,
    상기 제2채널이 개방될 때, 상기 제2채널의 복수 개의 단위 채널 중 1개의 채널이 개방되거나 상기 제2채널의 복수 개의 단위 채널 중 적어도 2개의 채널이 상호 교번하며 개방되는 것을 특징으로 하는 내시경용 헤드.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 제2채널의 복수 개의 단위 채널 중 1개의 채널이 개방되는 경우, 상기 제1채널과 상기 제2채널이 상호 교번하며 개방되는 주기는 15Hz 이상이고,
    상기 제2채널의 복수 개의 단위 채널 중 적어도 2개의 채널이 상호 교번하며 개방되는 경우, 상기 제1채널과 상기 제2채널의 복수 개의 단위 채널 중 적어도 2개의 채널이 상호 교번하며 개방되는 주기는 15Hz 이상인 것을 특징으로 하는 내시경용 헤드.
  13. 전방으로 광을 출사하는 광원;
    상기 광원의 전방에 배치되고, 복수 개의 픽셀이 형성되는 액정 패널;
    상기 광원의 후방에 배치되는 광학 렌즈; 및
    상기 광학 렌즈의 후방에 배치되는 이미지 센서를 포함하고,
    상기 액정 패널의 복수 개의 픽셀의 각각은 제1채널과 제2채널로 구분되고, 상기 제2채널 상에는 파장 대역에 따라 선택적으로 광을 투과시키는 필터링 물질이 배치되는 것을 특징으로 하는 내시경용 헤드.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 광원은 백색 파장 대역의 광을 출사하고, 상기 광원의 출사광의 파장 대역은 상기 액정 패널의 제1채널을 투과하는 경우 변경되지 않고 상기 액정 패널의 제2채널을 투과하는 경우 변경되는 것을 특징으로 하는 내시경용 헤드.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 액정 패널의 복수 개의 픽셀의 중 적어도 일부의 픽셀에서는 상기 제1채널과 상기 제2채널이 주기적으로 상호 교번하며 개방되는 것을 특징으로 하는 내시경용 헤드.
  16. 디스플레이 패널이 배치되고, 전자 제어 유닛이 내장되는 본체;
    상기 본체에서 일측으로 연장되는 케이블; 및
    상기 케이블과 광학적으로 연결되는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 내시경용 헤드를 포함하고,
    상기 본체의 전자 제어 유닛은 상기 케이블을 통해 제1광원 및 제2광원과 액정 패널과 전기적으로 연결되어 상기 제1광원과 상기 제2광원과 상기 액정 패널을 전자 제어하고, 상기 케이블을 통해 이미지 센서와 전기적으로 연결되어 상기 본체의 디스플레이 패널에서 명시야 영상과 형광 형상이 주기적으로 상호 교번되는 합성 영상을 재생하는 것을 특징으로 하는 의료용 내시경.
  17. 디스플레이 패널이 배치되고, 전자 제어 유닛이 내장되는 본체;
    상기 본체에서 일측으로 연장되는 케이블; 및
    상기 케이블과 광학적으로 연결되는 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항의 내시경용 헤드를 포함하고,
    상기 본체의 전자 제어 유닛은 상기 케이블을 통해 광원과 액정 패널과 전기적으로 연결되어 상기 광원과 상기 액정 패널을 전자 제어하고 상기 케이블을 통해 이미지 센서와 전기적으로 연결되어 상기 본체의 디스플레이 패널에 적어도 일부에서 명시야 영상과 형광 영상이 주기적으로 상호 교번되는 합성 영상을 재생하는 것을 특징으로 하는 의료용 내시경.
  18. 대물 렌즈가 배치되는 본체; 및
    제1항 내지 제12항 중 어느 한 항의 내시경용 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 현미경.
  19. 대물 렌즈가 배치되는 본체; 및
    제13항 내지 제15항 중 어느 한 항의 내시경용 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료용 현미경.
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