WO2018105894A1 - 초소형 내시경 카메라 모듈 및 이를 구비하는 초소형 내시경 - Google Patents

초소형 내시경 카메라 모듈 및 이를 구비하는 초소형 내시경 Download PDF

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김성훈
이재선
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HAESUNG OPTICS
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a microscopic endoscope camera module and a microscopic endoscope having the same.
  • An endoscope is a kind of optical device, and is classified into an industrial endoscope for checking the inside of a narrow space such as a pipe or a ship building, and a medical endoscope for inspecting the inside of a human body.
  • the medical endoscope is a device for visually confirming and diagnosing the inside of the human body by directly inputting and photographing the inside of the human body, and is largely divided into a fiber optic endoscope and an electronic endoscope.
  • the fiber optic endoscope is provided in a form of obtaining an image by embedding an image transmission means such as a relay rod lens or an optical fiber in a scope inserted into a human body and arranging an image sensor on a handle which is a grip part.
  • an image transmission means such as a relay rod lens or an optical fiber
  • a handle which is a grip part.
  • Patent Publication 10-2012-0101450 which is a conventional technology for the electronic endoscope, both the objective lens, the image sensor and the light source are installed at the inner end of the scope is introduced into the human body endoscope end As the diameter of the body becomes large, there is a problem of feeling severe rejection when the human body is inserted and accompanying pain to the subject.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an ultra-compact endoscope camera module capable of realizing high-quality image acquisition by disposing an image pickup means for image acquisition at a scope front end, and an ultra-compact camera having the same. To provide an endoscope.
  • Another object of the present invention by adopting a structure in the scope to physically support the barrel in which the objective lens is accommodated in the scope, the microscopic endoscope camera module that can prevent the barrel embedded in the scope from being pushed backward during the assembly process or use and It is to provide a microscopic endoscope having the same.
  • the object includes a first tube body on which at least one objective lens is disposed and a second tube body supporting the first tube body on one side, wherein the objective tube is formed inside the second tube body. It can be achieved by a microscopic endoscope camera module having an imaging means disposed adjacent to the rear.
  • the first tube body includes a barrel having an accommodation space in which the objective lens is fixed and supported, and a front tube covering the outside of the barrel.
  • the second tube body may include the imaging means and a main tube covering the outside of the imaging means.
  • the outer diameter of the front tube is formed larger than the outer diameter of the main tube may be provided in the form that the rear end of the front tube wraps the front end of the main tube.
  • the first tube body is disposed in front of the scope inserted into the human body.
  • a barrel having an accommodation space in which at least one objective lens is fixed and supported; A front tube covering the outside of the barrel; Imaging means disposed at a rear end of the barrel; And a main tube covering the outside of the imaging means. It includes, the outer diameter of the front tube may be achieved by a microscopic endoscope camera module is formed larger than the outer diameter of the main tube.
  • the rear end of the barrel is in full or partial contact with the front end of the main tube.
  • the length of the front tube relative to the cross section is formed longer than the length of the barrel.
  • the microscopic endoscope camera module, the rear end portion of the front tube is formed with an overlap region surrounding the front end portion of the main tube is formed may be provided to couple the front tube and the main tube by welding to the overlap region.
  • the imaging means is provided with an image sensor in which an image obtained through the objective lens is formed and a substrate electrically connected to the image sensor and seating the image sensor.
  • the image sensor may be provided as either a CCD sensor or a CMOS sensor.
  • the barrel may include one or more lighting holes formed through the length direction.
  • the lighting hole may be formed at regular intervals along the outer periphery at the rear of the barrel.
  • a receiving groove is formed in the center of the rear surface of the barrel to accommodate the image sensor.
  • a guide groove having a 'U' shape for guiding the illumination fiber is formed around the substrate to correspond to the position of the illumination hole.
  • the microscopic endoscope camera module may be achieved by a microscopic endoscope is installed.
  • high-quality image acquisition can be realized by arranging an image pickup means for image acquisition in front of the scope.
  • the light source can be provided through the illumination fiber, thereby miniaturizing the scope diameter.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a microscopic endoscope camera module and a microscopic endoscope having the same according to the present invention
  • FIG. 2 is a front exploded perspective view of the microscopic endoscope camera module according to the present invention.
  • FIG. 3 is a rear exploded perspective view of the microscopic endoscope camera module according to the present invention.
  • FIG. 4 is a combined perspective view of the microscopic endoscope camera module according to the present invention.
  • FIG. 5 (a), (b) and (c) are cross-sectional views showing an embodiment of a microscopic endoscope camera module according to the present invention.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a microscopic camera module and a microscopic endoscope having the same according to the present invention.
  • the microscopic endoscope consists of a scope (S) coupled to the handle (h), when the scope (S) is configured to detach the handle (h), the scope (S) It is possible to implement the endoscope without the cleaning and sterilization process by providing a single use, or may provide a single endoscope integrated of the scope (S) and the handle (h).
  • the handle h is made of a synthetic resin material or a metal material, and forms a gripping portion at the endoscope treatment, and includes a plurality of components therein for image acquisition, processing, and transmission.
  • the handle h may include a plurality of operation buttons for image capturing, capturing, and the like, and a cable for signal transmission.
  • the handle (h) is connected to the scope (S) for the image signal processor (ISP) for image processing, the image signal processor (ISP) for image processing transmitted through the optical fiber, the LED for providing a light source, and the image transmission and light source therein.
  • a plurality of optical fibers f, optical fibers for image acquisition and optical fibers for illumination), USB ports for external transmission of signals, holders and printed circuit boards (PCBs) for supporting and electrically connecting the above-described components.
  • PCBs printed circuit boards
  • Scope (S) is a configuration that is inserted into the human body of the subject to perform image acquisition, a plurality of optical fibers are arranged inside and the configuration for image acquisition at the tip (described in detail in the microscopic endoscope camera module paragraph below) do.
  • the material of the scope (S) may be provided with various materials such as metal or synthetic resin, but is provided with a rigid material of a predetermined hardness or more.
  • the length of the scope (S) may be set in various ways depending on the endoscope use, preferably 5 to 25 (cm), more preferably 7 to 15 (cm) can be provided.
  • the diameter of the end of the scope (S) is formed to 3mm or less, it can minimize the pain induced and rejection of the subject during insertion of the human body.
  • FIG. 1 is an exploded perspective view of a microscopic endoscope camera module and a microscopic endoscope having the same according to the present invention
  • FIG. 2 is a front exploded perspective view of the microscopic endoscope camera module according to the present invention
  • FIG. 3 is a microscopic endoscope camera module according to the present invention
  • 4 is a combined perspective view of the microscopic endoscope camera module according to the present invention
  • FIGS. 5A, 5B and 5C are cross-sectional views showing an embodiment of the microscopic endoscope camera module according to the present invention. to be.
  • the microscopic endoscope camera module supports the first tube body 100 and the first tube body 100 on which one or more objective lenses L are disposed. It includes a second tube body 200, the inside of the second tube body 200 is provided with an imaging means 110 disposed adjacent to the rear of the objective lens (L).
  • the lens lens (L) and the imaging means 110 is embedded in the first and second tube bodies 100 and 200, respectively, and the respective tube bodies 100 and 200 are coupled to each other. Adopting a structure to support the first tube body 100 to increase the ease of assembly process and reliability of use.
  • the first tube body 100 is configured to form the front end of the microscopic endoscope camera module, and the barrel 10 and the outside of the barrel 10 having an accommodation space in which one or more objective lenses L are fixed and supported. And a cover glass (C) coupled to the front end of the covering front tube 20 and the front tube 20 of the barrel 10.
  • the objective lens L may be provided by one or more glass lenses or plastic lenses, and each lens may be provided in a spherical or aspherical surface or a combination thereof.
  • each objective lens L is expressed as a three-dimensional lens, a flat lens, a flat convex lens, and a total of three, but is not limited thereto.
  • the number and shape of the objective lens L according to the viewing angle forming target ( The structure of the lens, the focal length of the lens, the F number, the Abbe number, the lens spacing, the curvature, the refractive index, whether the IR filter lens is adopted, etc. can be variously set.
  • an outer diameter of each objective lens L is 2 mm or less, preferably 1.5 mm or less, and is accommodated in the barrel 10.
  • the barrel 10 is configured to provide a space for accommodating and fixing the objective lens L described above, and may be provided with a synthetic resin material having a cylindrical shape, and to fix the position of each objective lens L accommodated therein. Means (locking jaw, locking groove, etc.) can be formed.
  • the barrel 10, as shown in Figure 3 includes four lighting holes 5 formed through the longitudinal direction, the east, west, south, along the outer periphery at the rear of the barrel 10 Each can be formed as a drum.
  • the lighting hole 5 is a configuration for guiding the illumination fiber (f) for transmitting the light source emitted from the LED installed in the handle, in the present invention at the regular intervals to provide a uniform light source in the state of adopting the four illumination fibers
  • a total of four lighting holes 5 are formed, the present invention is not limited thereto, and a plurality of lighting fibers and lighting holes can be set according to the required amount of light.
  • the image sensor ( 111 may be disposed to place the image sensor 111 adjacent to the rear of the objective lens L, thereby obtaining a high quality image compared to the objective type using the relay rod lens.
  • the front tube 20 is configured to cover the outside of the barrel 10, the cover glass (C) is coupled to the front and the barrel 10 is located inside, the outer diameter of the front tube 20 is 3mm or less, Preferably, it may be formed to 2.5 mm or less.
  • the length D1 of the front tube 20 based on the cross section is formed longer than the length D2 of the barrel 10, which forms a free space at the rear end of the front tube 20, This is to prevent the rolling of the barrel 10 by physically supporting the barrel 10 through the main tube 120 or the substrate 115 to be described later.
  • the second tube body 200 is configured to support the first tube body 100 in contact with the first tube body 100, and is provided at the rear end of the barrel 10 and the image pickup means.
  • a main tube 120 covering the outside of the 110.
  • the imaging unit 110 is configured to acquire an image transmitted from the objective lens L, and is electrically connected to the image sensor 111 and the image sensor 111 on which an image is formed, and the image sensor 111 is connected to the image sensor 111. It includes a cylindrical substrate (115) for seating and a PCB (130) disposed in contact with the rear end of the substrate (115).
  • the image sensor 111 may be provided as either a CCD sensor or a CMOS sensor.
  • the image sensor 111 may be provided in a hexahedral shape and seated on the substrate 115, and may be combined with the first and second tube bodies 100 and 200. S) In the manufacturing, it is disposed in the receiving groove (1) of the barrel (10).
  • a circumference of the substrate 115 corresponds to the position of the illumination hole 5 of the barrel 10 so that the illumination fiber f may be guided.
  • the guide groove 116 is formed. That is, the illumination fiber (f) connected through the scope (S) is guided through the guide hole 116 of the substrate 115 and the illumination hole 5 of the barrel 10 and disposed in front of the barrel (10) each illumination The fiber f is reliably placed in the target position without twisting.
  • the optical fiber connected from the handle (f) is connected to bundle the image transmission optical fiber (not shown) and the illumination fiber f, the image transmission optical fiber is electrically connected to the substrate 115 or the PCB 130 ,
  • the illumination fiber f is individually disposed in front of the barrel 10 through each guide groove 116 and the illumination hole 5 to provide illumination through the cover glass C.
  • the main tube 120 is configured to cover the outside of the image pickup means 110 and the image pickup means 110 is disposed at the front end of the main tube 120, and the optical fiber drawn out through the handle f is disposed therein.
  • the front end of the main tube 120 is in contact with the rear end of the front tube 20, each tube is coupled, the outer diameter (R1) of the front tube 20 is formed larger than the outer diameter (R2) of the main tube 120
  • the front tube 20 is coupled to each other in a state that partially wraps the main tube 120. Detailed description thereof will be described later.
  • the scope S is arranged in the order of the first tube body 100 and the second tube body 200 based on the upper side, and the first tube body 100 is disposed in the front end of the scope S.
  • the diameter of the first tube body 100 is greater than the diameter of the second tube body 200 so that the rear end of the first tube body 100 is the second tube body 200. It is provided to partially wrap the front end of the. That is, as shown in FIGS. 2, 4, and 5, the outer diameter R1 of the front tube 20 is larger than the outer diameter R2 of the main tube 120 so that the rear end of the front tube 20 is the main tube. It is provided in the form of wrapping the shear of (120).
  • the length D1 of the front tube 20 is formed longer than the length D2 of the barrel 10, and the length relationship between the front tube 20 and the barrel 10 and the front tube 20 and A free space is formed at the rear end of the front tube 20 according to the outer diameter relationship of the main tube 120, and the front tube of the main tube 120 is inserted into the space so that the barrel is formed by the main tube 120 or the substrate 115. 10) is physically supported. That is, according to the above-described arrangement structure, the rear push and displacement of the barrel 10 is prevented.
  • the rear end of the barrel 10 is supported in full or partial contact with the front end of the main tube 120, the main tube 120 as shown in Figure 5 (a) (10) Or a part of the main tube 120 and a part of the substrate 115 are in contact with the rear end of the barrel 10, or the substrate (as shown in Fig. 5 (c)).
  • the entirety of 115 may be in contact with the rear end of the barrel 10 and the back tube of the barrel 10 may be prevented in such a way that the main tube 120 is supported behind the substrate 115.
  • an overlapping region A is formed in which a rear end portion of the front tube 20 surrounds the front end portion of the main tube 120, and the overlapping region ( A) may be provided to couple the front tube 20 and the main tube 120 through laser welding. (Optical axis adjustment and focusing adjustment processes are performed on the internal optical components before joining each tube through welding.) Should be
  • the microscopic endoscope camera module and the microscopic endoscope having the same according to the present invention may be provided with high-quality image acquisition by disposing an image pickup means for image acquisition in front of the scope.
  • the light source can be provided through the illumination fiber, thereby miniaturizing the scope diameter.

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Abstract

본 발명은 초소형 내시경 카메라 모듈에 관한 것으로서, 하나 이상의 대물 렌즈가 배치되는 제1튜브체와 상기 제1튜브체를 일측에서 지지하는 제2튜브체를 포함하되, 상기 제2튜브체 내측에는 상기 대물 렌즈의 후방에 인접하여 배치되는 촬상수단이 구비되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 초소형 내시경 카메라 모듈에 관한 것으로서, 하나 이상의 대물 렌즈가 고정 및 지지되는 수용 공간을 구비하는 경통; 상기 경통의 외부를 피복하는 전방 튜브; 상기 경통의 후단에 배치되는 촬상수단; 및 상기 촬상수단의 외부를 피복하는 메인 튜브; 를 포함하며, 상기 전방 튜브의 외경은 메인 튜브의 외경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 한다. 또한, 본 발명은 초소형 내시경에 관한 것으로서, 전술한 초소형 내시경 카메라 모듈이 스코프 선단에 배치되는 것을 특징으로 한다. 이에 의해, 이미지 획득을 위한 촬상수단을 스코프 전단에 배치하여 고화질의 이미지 획득이 구현될 수 있다.

Description

초소형 내시경 카메라 모듈 및 이를 구비하는 초소형 내시경
본 발명은 초소형 내시경 카메라 모듈 및 이를 구비하는 초소형 내시경에 관한 것이다.
내시경은 광학 기기의 일종으로, 파이프나 선박건조 등 좁은 공간의 내부를 확인하는 산업용 내시경과, 인체 내부 검사를 위한 의료용 내시경으로 크게 구분된다.
이 중, 의료용 내시경은 인체 내부에 직접 투입하여 촬영함으로써 인체 내부를 가시적으로 확인하고 진단하는 장비로서, 크게 섬유광학 내시경과 전자 내시경으로 구분된다.
여기서, 섬유광학 내시경은 인체에 삽입되는 스코프에 릴레이 로드 렌즈 또는 광섬유 등의 이미지 전달 수단을 내장하고 파지부분인 핸들에 이미지센서를 배치하여 이미지를 획득하는 형태로 마련되는데, 이러한 형태의 내시경의 경우 신호 전달 과정에서의 왜곡 및 잡음으로 인하여 고화질의 이미지 획득에 한계가 있다는 문제점이 있었다.
한편, 전자 내시경에 대한 종래 기술인 대한민국 공개특허 10-2014-0065231, 공개특허 10-2012-0101450 등에서는 인체 내부로 투입되는 스코프의 내부 종단에 대물 렌즈 및 이미지센서와 광원이 모두 설치되어 있어 내시경 선단부의 직경이 커지게 되어 인체 삽입시 심한 거부감을 느끼게 되며, 삽입시 피검사자에게 고통이 수반된다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기 문제점을 개선하기 위하여 창작된 것으로써, 본 발명의 목적은, 이미지 획득을 위한 촬상수단을 스코프 전단에 배치하여 고화질의 이미지 획득이 구현될 수 있는 초소형 내시경 카메라 모듈 및 이를 구비하는 초소형 내시경을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 대물 렌즈가 수납되는 경통을 후방에서 물리적으로 지지하는 구조를 스코프에 채택함으로써 조립 공정 또는 사용시 스코프에 내장된 경통이 후방으로 밀리는 것을 방지할 수 있는 초소형 내시경 카메라 모듈 및 이를 구비하는 초소형 내시경을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 경통 및 촬상 수단에 조명 섬유가 가이드되는 구조를 채택하여 조명 섬유를 통해 광원이 제공되도록 함으로써 스코프 직경을 소형화시킬 수 있는 초소형 내시경 카메라 모듈 및 이를 구비하는 초소형 내시경을 제공하는 데 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 하나 이상의 대물 렌즈가 배치되는 제1튜브체와 상기 제1튜브체를 일측에서 지지하는 제2튜브체를 포함하되, 상기 제2튜브체 내측에는 상기 대물 렌즈의 후방에 인접하여 배치되는 촬상수단이 구비되는 초소형 내시경 카메라 모듈에 의해 달성될 수 있다.
여기서, 상기 제1튜브체는 상기 대물 렌즈가 고정 및 지지되는 수용 공간을 구비하는 경통과 상기 경통의 외부를 피복하는 전방 튜브를 포함한다.
또한, 상기 제2튜브체는 상기 촬상수단과 상기 촬상수단의 외부를 피복하는 메인 튜브를 포함한다.
여기서, 상기 전방 튜브의 외경은 상기 메인 튜브의 외경보다 크게 형성되어 전방 튜브의 후단이 메인 튜브의 전단을 감싸는 형태로 마련될 수 있다.
여기서, 상기 제1튜브체는 인체에 삽입되는 스코프 전단에 배치된다.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 하나 이상의 대물 렌즈가 고정 및 지지되는 수용 공간을 구비하는 경통; 상기 경통의 외부를 피복하는 전방 튜브; 상기 경통의 후단에 배치되는 촬상수단; 및 상기 촬상수단의 외부를 피복하는 메인 튜브; 를 포함하며, 상기 전방 튜브의 외경은 메인 튜브의 외경보다 크게 형성되는 초소형 내시경 카메라 모듈에 의해서도 달성될 수 있다.
여기서, 상기 경통의 후단은 상기 메인 튜브의 전단과 전체 또는 일부분 접촉된다.
또한, 단면을 기준으로 상기 전방 튜브의 길이는 경통의 길이보다 길게 형성된다.
여기서, 상기 초소형 내시경 카메라 모듈에는, 상기 전방 튜브의 후단 부분이 상기 메인 튜브의 전단 부분을 감싸는 중첩 영역이 형성되며 상기 중첩 영역에 용접을 통하여 전방 튜브와 메인 튜브를 결합시키도록 마련될 수 있다.
여기서, 상기 촬상수단은 상기 대물 렌즈를 통해 획득된 이미지가 결상되는 이미지 센서와 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되며 이미지 센서를 안착시키는 기판으로 마련된다.
또한, 상기 이미지 센서는 CCD 센서 또는 CMOS 센서 중 어느 하나로 마련될 수 있다.
한편, 상기 경통은 길이 방향을 따라 관통 형성되는 하나 이상의 조명홀을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 조명홀은 경통의 후면에서 외곽 둘레를 따라 일정 간격으로 형성될 수 있다.
또한, 상기 경통의 후면 중앙에는 상기 이미지 센서가 수용되는 수용홈이 형성된다.
여기서, 상기 기판의 둘레에는 상기 조명홀의 위치와 대응되어 조명 섬유가 가이드되기 위한 'U' 자 형태의 가이드홈이 형성된다.
한편, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 상기 초소형 내시경 카메라 모듈이 설치된 초소형 내시경에 의해서도 달성될 수 있다.
본 발명에 의해, 이미지 획득을 위한 촬상수단을 스코프 전단에 배치하여 고화질의 이미지 획득이 구현될 수 있다.
또한, 대물 렌즈가 수납되는 경통을 후방에서 물리적으로 지지하는 구조를 스코프에 채택함으로써 조립 공정 또는 사용시 스코프에 내장된 경통이 후방으로 밀리는 것을 방지할 수 있어 조립 공정의 효율성이 증대되고 신뢰적인 사용성을 확보할 수 있다.
또한, 경통 및 촬상 수단에 조명 섬유가 가이드되는 구조를 채택하여 조명 섬유를 통해 광원이 제공되도록 함으로써 스코프 직경을 소형화시킬 수 있다.
도 1 은 본 발명에 따른 초소형 내시경 카메라 모듈 및 이를 구비하는 초소형 내시경의 분해 사시도이며,
도 2 는 본 발명에 따른 초소형 내시경 카메라 모듈의 전방 분해 사시도이며,
도 3 은 본 발명에 따른 초소형 내시경 카메라 모듈의 후방 분해 사시도이며,
도 4 는 본 발명에 따른 초소형 내시경 카메라 모듈의 결합 사시도이며,
도 5 (a), (b) 및 (c) 는 본 발명에 따른 초소형 내시경 카메라 모듈의 실시예를 나타낸 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구성을 상세히 설명하기로 한다.
이에 앞서, 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서에서, 일 구성요소가 다른 구성요소와 "연결된다" 거나 "결합된다" 등으로 언급된 때에는, 상기 일 구성요소가 상기 다른 구성요소와 직접 연결 또는 직접 결합될 수 있지만, 특별히 반대되는 기재가 존재하지 않는 이상, 중간에 또 다른 구성요소를 매개하여 연결되거나 또는 결합될 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.
즉, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어는 사전적인 의미로 한정 해석되어서는 아니되며, 발명자는 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절히 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예 및 도면에 도시된 구성은 본 발명의 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 표현하는 것은 아니므로, 본 출원 시점에 있어 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 존재할 수 있음을 이해하여야 한다.
<초소형 내시경>
도 1 은 본 발명에 따른 초소형 내시경 카메라 모듈 및 이를 구비하는 초소형 내시경의 분해 사시도이다.
도 1 을 참조하면, 본 발명에 따른 초소형 내시경은 핸들(h)과 결합되는 스코프(S)로 구성되며, 스코프(S)를 핸들(h)과 착탈 가능하게 구성할 경우, 스코프(S)를 1회용으로 마련하여 세척 및 살균 공정이 필요없는 내시경을 구현할 수도 있고, 스코프(S)와 핸들(h)의 일체화된 내시경을 1회용으로 마련할 수도 있다.
핸들(h)은 합성 수지 재질 또는 금속 재질로 마련되며, 내시경 처치 시, 파지 부분을 형성하고, 내부에 이미지 획득, 처리 및 전송을 위한 다수의 구성요소를 포함한다.
구체적으로, 핸들(h)은 외면에 이미지 촬영, 캡쳐 등을 위한 복수의 조작 버튼 및 신호 전송을 위한 케이블을 포함할 수 있다.
또한, 핸들(h)은 내부에 이미지 센서에서 결상되고 광섬유를 통해 전달된 이미지 처리를 위한 ISP(image signal processor), 광원 제공을 위한 LED, 이미지 전달 및 광원 전달을 위해 스코프(S)로 연결되는 복수의 광섬유(f, 이미지 획득용 광섬유 및 조명 제공용 광섬유), 신호 외부 전송을 위한 USB 포트, 전술한 구성들을 지지 및 전기적으로 연결시키기 위한 홀더 및 인쇄회로기판(PCB) 등을 포함할 수 있다.
스코프(S)는 피검사자의 인체로 삽입되어 이미지 획득을 수행하는 구성으로, 내부에 복수의 광섬유가 배치되고 선단에 이미지 획득을 위한 구성(아래의 초소형 내시경 카메라 모듈 단락에서 구체적으로 설명함)이 배치된다.
또한, 스코프(S)의 재질은 금속 또는 합성수지 등의 다양한 재질로 마련될 수 있지만, 일정 경도 이상의 경성 재질로 마련된다.
스코프(S)의 길이는 내시경 사용 용도에 따라 다양하게 설정될 수 있으며, 바람직하게는 5~25(cm)로, 더욱 바람직하게는 7~15(cm)로 마련될 수 있다. 또한, 스코프(S) 선단의 직경은 3mm 이하로 형성되며, 인체 삽입 시 통증 유발 및 피검사자의 거부감을 최소화시킬 수 있다.
<초소형 내시경 카메라 모듈>
도 1 은 본 발명에 따른 초소형 내시경 카메라 모듈 및 이를 구비하는 초소형 내시경의 분해 사시도이며, 도 2 는 본 발명에 따른 초소형 내시경 카메라 모듈의 전방 분해 사시도이며, 도 3 은 본 발명에 따른 초소형 내시경 카메라 모듈의 후방 분해 사시도이며, 도 4 는 본 발명에 따른 초소형 내시경 카메라 모듈의 결합 사시도이며, 도 5 (a), (b) 및 (c) 는 본 발명에 따른 초소형 내시경 카메라 모듈의 실시예를 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 5 를 참조하면, 본 발명에 따른 초소형 내시경 카메라 모듈은, 하나 이상의 대물 렌즈(L)가 배치되는 제1튜브체(100)와 상기 제1튜브체(100)를 일측에서 지지하는 제2튜브체(200)를 포함하며, 상기 제2튜브체(200) 내측에는 상기 대물 렌즈(L)의 후방에 인접하여 배치되는 촬상수단(110)이 구비된다.
본 발명에서는 제1, 2튜브체(100, 200)에 각각 렌즈 렌즈(L) 및 촬상수단(110)을 내장시키고, 각 튜브체(100, 200)를 결합시키되 제2튜브체(200)가 제1튜브체(100)를 지지하도록 하는 구조를 채택하여 조립 공정의 용이성 및 사용의 신뢰성을 증대시켰다.
-제1튜브체-
제1튜브체(100)는 초소형 내시경 카메라 모듈의 선단을 형성하는 구성으로, 하나 이상의 대물 렌즈(L)가 고정 및 지지되는 수용 공간을 구비하는 경통(10)과 상기 경통(10)의 외부를 피복하는 전방 튜브(20) 및 경통(10)의 전방 튜브(20)의 선단에 결합되는 커버 글래스(C)를 포함한다.
대물 렌즈(L)는 하나 이상의 글래스 렌즈 또는 플라스틱 렌즈로 마련될 수 있으며, 각 렌즈는 구면 또는 비구면 또는 이들이 조합된 형태로 마련될 수 있다. 도 5 에서는 각 대물 렌즈(L)가 상측 기준으로 평오목렌즈, 평면렌즈, 평볼록 렌즈, 총 3 개로 표현되었지만 이에 한정되는 것은 아니며, 시야각 형성 목표에 따라 대물 렌즈(L)의 갯수 및 형태(렌즈의 구조, 렌즈의 초점 거리, F 넘버, 아베수, 렌즈 간격, 곡률, 굴절율, IR 필터 렌즈의 채택 여부 등)는 다양하게 설정할 수 있음은 물론이다. 또한, 각 대물 렌즈(L)의 외경은 2mm 이하로, 바람직하게는 1.5mm 이하로 마련되어 경통(10) 내부에 수납된다.
경통(10)은 전술한 대물 렌즈(L)를 수용 및 고정시키는 공간을 제공하는 구성으로 원통 형상의 합성 수지 재질로 마련될 수 있으며, 내부에 수용되는 각 대물 렌즈(L)의 위치를 고정하기 위한 수단(걸림턱, 걸림홈 등)이 형성될 수 있다.
또한, 상기 경통(10)은, 도 3 에서와 같이, 길이 방향을 따라 관통 형성되는 4 개의 조명홀(5)을 포함하며, 경통(10)의 후면에서 외곽 둘레를 따라 동, 서, 남, 북으로 각각 형성될 수 있다. 상기 조명홀(5)은 핸들에 설치된 LED로부터 발광된 광원을 전달하는 조명 섬유(f)를 가이드 하기 위한 구성으로, 본 발명에서는 4개의 조명 섬유를 채택한 상태에서 균일한 광원 제공을 위하여 일정한 간격으로 조명홀(5)을 총 4개소 형성하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 요구 광량에 따른 다수의 조명 섬유 및 조명홀 설정이 가능함은 물론이다.
한편, 도 3 에서와 같이, 경통(10)의 후면 중앙에는 후술하여 설명할 이미지 센서(111)가 수용되는 육면체 형태의 수용홈(1)이 형성되며, 상기 수용홈(1)에 이미지 센서(111)가 배치되어 대물 렌즈(L) 후방에 인접하여 이미지 센서(111)를 배치시킬 수 있어 릴레이 로드 렌즈를 이용한 대물계 형태에 비해 고화질의 이미지를 획득할 수 있게 된다.
전방 튜브(20)는 상기 경통(10)의 외부를 피복시키는 구성으로 전면에 커버 글래스(C)가 결합되고 내부에 경통(10)이 위치하게 되며, 전방 튜브(20)의 외경은 3mm 이하, 바람직하게는, 2.5mm 이하로 형성될 수 있다.
여기서, 단면을 기준으로 상기 전방 튜브(20)의 길이(D1)는 경통(10)의 길이(D2)보다 길게 형성되는데, 이는 전방 튜브(20)의 후단에 여유 공간을 형성함으로써, 해당 공간에 후술할 메인 튜브(120) 또는 기판(115)을 통해 경통(10)을 물리적으로 지지시킴으로써 경통(10)의 밀림을 방지하기 위함이다.
-제2튜브체-
제2튜브체(200)는 상기 제1튜브체(100)와 접하여 제1튜브체(100)를 지지하기 위한 구성으로, 경통(10)의 후단에 배치되는 촬상수단(110)과 상기 촬상수단(110)의 외부를 피복하는 메인 튜브(120)를 포함한다.
촬상수단(110)은 상기 대물 렌즈(L)로부터 전달된 이미지를 획득하기 위한 구성으로, 이미지가 결상되는 이미지 센서(111)와 상기 이미지 센서(111)와 전기적으로 연결되며 이미지 센서(111)를 안착시키는 원통 형태의 기판(115) 및 상기 기판(115) 후단에 접하여 배치되는 PCB(130)을 포함한다.
여기서, 상기 이미지 센서(111)는 CCD 센서 또는 CMOS 센서 중 어느 하나로 마련될 수 있으며, 육면체 형태로 마련되어 기판(115)에 안착되며, 제1, 2튜브체(100, 200)의 결합으로 스코프(S) 제조 시, 상기 경통(10)의 수용홈(1)에 배치된다.
여기서, 상기 기판(115)의 둘레에는, 도 2 및 도 3 에서와 같이, 상기 경통(10)의 조명홀(5)의 위치와 대응되어 조명 섬유(f)가 가이드되기 위한 'U' 자 형태의 가이드홈(116)이 형성된다. 즉, 스코프(S)를 통해 연결된 조명 섬유(f)가 기판(115)의 가이드홈(116) 및 경통(10)의 조명홀(5)을 통해 가이드되고 경통(10) 전방으로 배치됨으로써 각 조명 섬유(f)가 꼬임 없이 목표 위치에 신뢰적으로 배치되는 것이다. 여기서, 핸들(f)로부터 연결된 광섬유는 이미지 전송용 광섬유(미도시)와 조명 섬유(f)가 번들화되어 연결되는데, 이미지 전송용 광섬유는 기판(115) 또는 PCB(130)에 전기적으로 연결되며, 조명 섬유(f)는 개별적으로 각 가이드홈(116) 및 조명홀(5)을 통해 경통(10) 전방으로 배치되어 커버 글래스(C)를 통해 조명을 제공하게 된다.
메인 튜브(120)는 상기 촬상수단(110)의 외부를 피복하는 구성으로 메인튜브(120)의 전단에 촬상수단(110)이 배치되고 핸들(f)을 통해 인출된 광섬유가 내부에 배치된다.
메인 튜브(120)의 전단은 상기 전방 튜브(20)의 후단과 접촉하여 각 튜브가 결합되는데, 전방 튜브(20)의 외경(R1)이 메인 튜브(120)의 외경(R2) 보다 크게 형성되어 전방 튜브(20)가 메인 튜브(120)를 일부분 감싸는 상태에서 상호 결합된다. 이에 대한 구체적 설명은 후술한다.
-제1튜브체와 제2튜브체의 배치 및 결합 관계-
스코프(S)는 상측을 기준으로 제1튜브체(100) 및 제2튜브체(200) 순으로 배치되어 제1튜브체(100)가 스코프(S) 전단에 배치되는 형태로 마련된다.
여기서, 도 2 내지 도 5 에서와 같이 제1튜브체(100)의 직경은 제2튜브체(200)의 직경보다 크게 형성되어 제1튜브체(100)의 후단이 제2튜브체(200)의 전단을 일부분 감싸도록 마련된다. 즉, 도 2, 도 4, 도 5 에서와 같이, 전방 튜브(20)의 외경(R1)은 상기 메인 튜브(120)의 외경(R2)보다 크게 형성되어 전방 튜브(20)의 후단이 메인 튜브(120)의 전단을 감싸는 형태로 마련되는 것이다.
전술한 바와 같이, 전방 튜브(20)의 길이(D1)는 경통(10)의 길이(D2) 보다 길게 형성되며, 전방 튜브(20)와 경통(10)의 길이 관계 및 전방 튜브(20)와 메인 튜브(120)의 외경 관계에 따라 전방 튜브(20)의 후단에 여유 공간이 형성되고 이 공간에 메인 튜브(120)의 전단을 삽입시킴으로써 메인 튜브(120) 또는 기판(115)에 의해 경통(10)이 물리적으로 지지되게 된다. 즉, 전술한 배치 구조에 따라 경통(10)의 후방 밀림 및 변위가 방지되게 되는 것이다.
여기서, 도 5 에서와 같이, 상기 경통(10)의 후단은 상기 메인 튜브(120)의 전단과 전체 또는 일부분 접촉되어 지지되는데, 도 5 (a)와 같이 메인 튜브(120)가 경통(10)의 후단과 전체적으로 접촉되는 형태 또는 도 5 (b)와 같이 메인 튜브(120)의 일부분 및 기판(115)의 일부분이 경통(10)의 후단과 접촉되는 형태 또는 도 5 (c)와 같이 기판(115)의 전체가 경통(10)의 후단과 접촉되며 기판(115) 후방으로 메인 튜브(120)가 지지하는 형태로 경통(10)의 후방 밀림이 방지되는 구조를 구현할 수 있다.
또한, 전술한 구조의 배치 시, 도 4 및 도 5 와 같이, 상기 전방 튜브(20)의 후단 부분이 상기 메인 튜브(120)의 전단 부분을 감싸는 중첩 영역(A)이 형성되며 상기 중첩 영역(A)에 레이저 용접을 통하여 전방 튜브(20)와 메인 튜브(120)를 결합시키도록 마련될 수 있다.(용접을 통한 각 튜브의 결합 전 내부 광학 구성들에 대한 광축 조정 및 포커싱 조정 공정이 수행되어야 함)
전술한 바와 같이, 본 발명에 따른 초소형 내시경 카메라 모듈 및 이를 구비하는 초소형 내시경은, 이미지 획득을 위한 촬상수단을 스코프 전단에 배치하여 고화질의 이미지 획득이 구현될 수 있다.
또한, 대물 렌즈가 수납되는 경통을 후방에서 물리적으로 지지하는 구조를 스코프에 채택함으로써 조립 공정 또는 사용시 스코프에 내장된 경통이 후방으로 밀리는 것을 방지할 수 있어 조립 공정의 효율성이 증대되고 신뢰적인 사용성을 확보할 수 있다.
또한, 경통 및 촬상 수단에 조명 섬유가 가이드되는 구조를 채택하여 조명 섬유를 통해 광원이 제공되도록 함으로써 스코프 직경을 소형화시킬 수 있다.
이상, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명의 기술적 사상은 이러한 것에 한정되지 않으며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해, 본 발명의 기술적 사상과 하기 될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형 실시가 가능할 것이다.
다양한 종류의 내시경에 광범위하게 사용될 수 있다.

Claims (16)

  1. 하나 이상의 대물 렌즈가 배치되는 제1튜브체와 상기 제1튜브체를 일측에서 지지하는 제2튜브체를 포함하되, 상기 제2튜브체 내측에는 상기 대물 렌즈의 후방에 인접하여 배치되는 촬상수단이 구비되는 것을 특징으로 하는 초소형 내시경 카메라 모듈.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1튜브체는 상기 대물 렌즈가 고정 및 지지되는 수용 공간을 구비하는 경통과 상기 경통의 외부를 피복하는 전방 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 내시경 카메라 모듈.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제2튜브체는 상기 촬상수단과 상기 촬상수단의 외부를 피복하는 메인 튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 내시경 카메라 모듈.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 전방 튜브의 외경은 상기 메인 튜브의 외경보다 크게 형성되어 전방 튜브의 후단이 메인 튜브의 전단을 감싸는 형태로 마련되는 것을 특징으로 하는 초소형 내시경 카메라 모듈.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제1튜브체는 인체에 삽입되는 스코프 전단에 배치되는 것을 특징으로 하는 초소형 내시경 카메라 모듈.
  6. 하나 이상의 대물 렌즈가 고정 및 지지되는 수용 공간을 구비하는 경통;
    상기 경통의 외부를 피복하는 전방 튜브;
    상기 경통의 후단에 배치되는 촬상수단; 및
    상기 촬상수단의 외부를 피복하는 메인 튜브; 를 포함하며,
    상기 전방 튜브의 외경은 메인 튜브의 외경보다 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 내시경 카메라 모듈.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 경통의 후단은 상기 메인 튜브의 전단과 전체 또는 일부분 접촉되는 것을 특징으로 하는 초소형 내시경 카메라 모듈.
  8. 제6항에 있어서,
    단면을 기준으로 상기 전방 튜브의 길이는 경통의 길이보다 길게 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 내시경 카메라 모듈.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 초소형 내시경 카메라 모듈에는, 상기 전방 튜브의 후단 부분이 상기 메인 튜브의 전단 부분을 감싸는 중첩 영역이 형성되며 상기 중첩 영역에 용접을 통하여 전방 튜브와 메인 튜브를 결합시키는 것을 특징으로 하는 초소형 내시경 카메라 모듈.
  10. 제6항에 있어서,
    상기 촬상수단은 상기 대물 렌즈를 통해 획득된 이미지가 결상되는 이미지 센서와 상기 이미지 센서와 전기적으로 연결되며 이미지 센서를 안착시키는 기판으로 마련되는 것을 특징으로 하는 초소형 내시경 카메라 모듈.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 이미지 센서는 CCD 센서 또는 CMOS 센서 중 어느 하나로 마련되는 것을 특징으로 하는 초소형 내시경 카메라 모듈.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 경통은 길이 방향을 따라 관통 형성되는 하나 이상의 조명홀을 포함하는 것을 특징으로 하는 초소형 내시경 카메라 모듈.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 조명홀은 경통의 후면에서 외곽 둘레를 따라 일정 간격으로 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 내시경 카메라 모듈.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 경통의 후면 중앙에는 상기 이미지 센서가 수용되는 수용홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 내시경 카메라 모듈.
  15. 제12항에 있어서,
    상기 기판의 둘레에는 상기 조명홀의 위치와 대응되어 조명 섬유가 가이드되기 위한 'U' 자 형태의 가이드홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 초소형 내시경 카메라 모듈.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 따른 초소형 내시경 카메라 모듈이 설치된 초소형 내시경.
PCT/KR2017/012292 2016-12-06 2017-11-02 초소형 내시경 카메라 모듈 및 이를 구비하는 초소형 내시경 Ceased WO2018105894A1 (ko)

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