KR102135105B1 - 의료 내시경용 광학 모듈 및 의료 내시경 시스템 - Google Patents

Abstract

영상획득 메커니즘이 통일된 광학 모듈을 이용하여, 명시야 영상과 형광 영상을 실시간으로 동기화시켜 합성 영상을 구현할 수 있는 의료 내시경용 광학 모듈과 상기 의료 내시경용 광학 모듈이 장착되는 의료 내시경 시스템이 제공된다.
상기 의료 내시경용 광학 모듈은 제1이미지 센서; 제2이미지 센서; 상기 제1이미지 센서로 입사하는 광 경로를 가지는 제1광원; 상기 제2이미지 센서로 입사하는 광 경로를 가지는 제2광원; 상기 제1광원의 광 경로와 상기 제2광원의 광 경로에 배치되는 스위칭 유닛을 포함하고, 상기 스위칭 유닛은 상기 제1광원의 광을 상기 제1이미지 센서로 입사시키는 제1상태와, 상기 제2광원의 광을 상기 제2이미지 센서로 입사시키는 제2상태로 스위칭되는 것을 특징으로 한다.

Description

의료 내시경용 광학 모듈 및 의료 내시경 시스템{OPTICAL MODULE FOR MEDICAL ENDOSCOPE, MEDICAL ENDOSCOPE SYSTEM}

본 발명은 의료 내시경용 광학 모듈 및 의료 내시경 시스템에 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 명시야 영상의 장점과 병변을 진단하기 좋은 형광 영상의 장점을 모두 갖춘 합성 영상을 구현할 수 있다.

그러나 일반적인 의료 내시경용 광학 모듈은 영상 기법 간의 영상획득 메커니즘과 광학계의 구성 요소 및 각각의 영상 기법 간의 요구되는 사양 등이 통일되지 못하여 실시간으로 동기화되는 합성 이미지의 품질이 낮아지는 문제가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1323646호, 2013.11.05 공고

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 영상획득 메커니즘이 통일된 광학 모듈을 이용하여, 명시야 영상과 형광 영상을 실시간으로 동기화시켜 합성 영상을 구현할 수 있는 의료 내시경용 광학 모듈과 상기 의료 내시경용 광학 모듈이 장착되는 의료 내시경 시스템을 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 일 면에 따른 의료 내시경용 광학 모듈은 제1이미지 센서; 제2이미지 센서; 상기 제1이미지 센서로 입사하는 광 경로를 가지는 제1광원; 상기 제2이미지 센서로 입사하는 광 경로를 가지는 제2광원; 상기 제1광원의 광 경로와 상기 제2광원의 광 경로에 배치되는 스위칭 유닛을 포함하고, 상기 스위칭 유닛은 상기 제1광원의 광을 상기 제1이미지 센서로 입사시키는 제1상태와, 상기 제2광원의 광을 상기 제2이미지 센서로 입사시키는 제2상태로 스위칭되는 것을 특징으로 한다.

상기 스위칭 유닛은 상기 제1상태와 상기 제2상태가 교대로 반복되도록 구동하는 것을 특징으로 한다.

상기 의료 내시경용 광학 모듈은 상기 제2광원의 광 경로 상에 배치되는 스캐너를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 의료 내시경용 광학 모듈은 제1이미지 센서; 제2이미지 센서; 라만 이미지 유닛; 상기 제1이미지 센서로 입사하는 광 경로를 가지는 제1광원; 상기 제2이미지 센서와 상기 라만 이미지 유닛으로 입사하는 광 경로를 가지는 제2광원; 상기 제1광원의 광 경로와 상기 제2광원의 광 경로에 배치되는 제1스위칭 유닛; 상기 제2광원의 광 경로에 배치되는 제2스위칭 유닛을 포함하고, 상기 제1스위칭 유닛은 상기 제1광원의 광을 상기 제1이미지 센서로 입사시키는 제1-1상태와, 상기 제2광원의 광을 상기 제2스위칭 유닛으로 입사시키는 제1-2상태로 스위칭되고, 상기 제2스위칭 유닛은 상기 제1-2상태에서 입사된 상기 제2광원의 광을 상기 제2이미지 센서로 입사시키는 제2-1상태와, 상기 제1-2상태에 의해 입사된 상기 제2광원의 광을 상기 라만 이미지 유닛으로 입사시키는 제2-2상태로 스위칭되는 것을 특징으로 한다.

상기 의료 내시경용 광학 모듈은 상기 제1스위칭 유닛과 상기 제2스위칭 유닛의 사이에 배치되는 스캐너를 더 포함하고, 상기 제1-2상태에서 상기 제2광원의 광은 상기 스캐너를 경유하여 상기 제2스위칭 유닛으로 입사하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2스위칭 유닛의 구동 주기는 상기 제1스위칭 유닛의 구동 주기의 2배 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 제1스위칭 유닛은 상기 제1-1상태를 유지하거나, 상기 제1-2상태를 유지하거나, 상기 제1-1상태와 상기 제1-2상태가 교대로 반복되도록 구동하고, 상기 제2스위칭 유닛은 상기 제2-1상태를 유지하거나, 상기 제2-2상태를 유지하거나, 상기 제2-1상태와 상기 제2-2상태가 교대로 반복되도록 구동하는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 의료 내시경용 광학 모듈은 제1이미지 센서; 제2이미지 센서; 제3이미지 센서; 상기 제1이미지 센서로 입사하는 광 경로를 가지는 제1광원; 상기 제2이미지 센서로 입사하는 광 경로를 가지는 제2광원; 상기 제3이미지 센서로 입사하는 광 경로를 가지는 제3광원; 상기 제1광원의 광 경로와 상기 제2광원의 광 경로와 상기 제3광원의 광 경로에 배치되는 제1스위칭 유닛; 상기 제2광원의 광 경로와 상기 제3광원의 광 경로에 배치되는 제2스위칭 유닛을 포함하고, 상기 제1스위칭 유닛은 상기 제1광원의 광을 상기 제1이미지 센서로 입사시키는 제1-1상태와, 상기 제2광원의 광과 상기 제3광원의 광을 상기 제2스위칭 유닛으로 입사시키는 제1-2상태로 스위칭되고, 상기 제2스위칭 유닛은 상기 제1-2상태에서 입사된 상기 제2광원의 광을 상기 제2이미지 센서로 입사시키는 제2-1상태와, 상기 제1-2상태에서 입사된 상기 제3광원의 광을 상기 제3이미지 센서로 입사시키는 제2-2상태로 스위칭되는 것을 특징으로 한다.

상기 의료 내시경용 광학 모듈은 상기 제2스위칭 유닛과 상기 제3이미지 센서의 사이에 배치되는 스캐너를 더 포함하고, 상기 제2-2상태에서 상기 제3광원의 광은 상기 스캐너를 경유하여 상기 제3이미지 센서로 입사하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2스위칭 유닛의 구동 주기는 상기 제1스위칭 유닛의 구동 주기의 2배 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 제1스위칭 유닛은 상기 제1-1상태를 유지하거나, 상기 제1-2상태를 유지하거나, 상기 제1-1상태와 상기 제1-2상태가 교대로 반복되도록 구동하고, 상기 제2스위칭 유닛은 상기 제2-1상태를 유지하거나, 상기 제2-2상태를 유지하거나, 상기 제2-1상태와 상기 제2-2상태가 교대로 반복되도록 구동하는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 의료 내시경용 광학 모듈은 제1이미지 센서; 제2이미지 센서; 제3이미지 센서; 라만 이미지 유닛; 상기 제1이미지 센서로 입사하는 광 경로를 가지는 제1광원; 상기 제2이미지 센서로 입사하는 광 경로를 가지는 제2광원; 상기 제3이미지 센서와 상기 라만 이미지 유닛으로 입사하는 광 경로를 가지는 제3광원; 상기 제1광원의 광 경로와 상기 제2광원의 광 경로와 상기 제3광원의 광 경로에 배치되는 제1스위칭 유닛; 상기 제2광원의 광 경로와 상기 제3광원의 광 경로에 배치되는 제2스위칭 유닛; 상기 제3광원의 광 경로에 배치되는 제3스위칭 유닛을 포함하고, 상기 제1스위칭 유닛은 상기 제1광원의 광을 상기 제1이미지 센서로 입사시키는 제1-1상태와, 상기 제2광원의 광과 상기 제3광원의 광을 상기 제2스위칭 유닛으로 입사시키는 제1-2상태로 스위칭되고, 상기 제2스위칭 유닛은 상기 제1-2상태에서 입사된 상기 제2광원의 광을 상기 제2이미지 센서로 입사시키는 제2-1상태와, 상기 제1-2상태에서 입사된 상기 제3광원의 광을 상기 제3스위칭 유닛으로 입사시키는 제2-2상태로 스위칭되고, 상기 제3스위칭 유닛은 상기 제2-2상태에서 입사된 상기 제3광원의 광을 상기 제3이미지 센서로 입사시키는 제3-1상태와, 상기 제2-2상태에서 입사된 상기 제3광원의 광을 상기 라만 이미지 유닛으로 입사시키는 제3-2상태로 스위칭되는 것을 특징으로 한다.

상기 의료 내시경용 광학 모듈은 상기 제2스위칭 유닛과 상기 제3스위칭 유닛의 사이에 배치되는 스캐너를 더 포함하고, 상기 제2-2상태에서 상기 제3광원의 광은 상기 스캐너를 경유하여 상기 제3이미지 센서로 입사하는 것을 특징으로 한다.

상기 제2스위칭 유닛의 구동 주기는 상기 제1스위칭 유닛의 구동 주기의 2배 이상이며, 상기 제3스위칭 유닛의 구동 주기는 상기 제2스위칭 유닛의 구동 주기의 2배 이상인 것을 특징으로 한다.

상기 제1스위칭 유닛은 상기 제1-1상태를 유지하거나, 상기 제1-2상태를 유지하거나, 상기 제1-1상태와 상기 제1-2상태가 교대로 반복되도록 구동하고, 상기 제2스위칭 유닛은 상기 제2-1상태를 유지하거나, 상기 제2-2상태를 유지하거나, 상기 제2-1상태와 상기 제2-2상태가 교대로 반복되도록 구동하고, 상기 제3스위칭 유닛은 상기 제3-1상태를 유지하거나, 상기 제3-2상태를 유지하거나, 상기 제3-1상태와 상기 제3-2상태가 교대로 반복되도록 구동하는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 의료 내시경 시스템은 상술한 광학 모듈 중 하나; 상기 광학 모듈을 전기적으로 제어하고, 상기 광학 모듈에서 발생한 전자 신호를 디스플레이하는 컴퓨터 모듈; 상기 광학 모듈과 광학적으로 연결되는 대물 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 면에 따른 의료 내시경 시스템은 상기 광학 모듈을 전기적으로 제어하고, 상기 광학 모듈에서 발생한 전자 신호를 디스플레이하는 컴퓨터 모듈; 상기 광학 모듈과 생체 조직을 광학적으로 연결하는 케이블을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에서는 스위칭 유닛을 이용하여 영상획득 메커니즘이 통일되며, 명시야 영상과 형광 영상을 실시간으로 동기화시켜 합성 영상을 구현할 수 있는 의료 내시경용 광학 모듈을 제공한다.

또한, 본 발명의 의료 내시경용 광학 모듈은 스캐너를 이용하여 원하는 병변 부위에만 형광 이미지를 생성하여 정밀한 진단이 가능하게 한다.

또한, 본 발명에서는 스위칭 유닛을 추가하여 광원을 늘릴 수 있으며, 이에 따라 다양한 파장 대역의 합성 영상을 구현할 수 있다.

또한, 스위칭 유닛을 이용하여 연결될 수 있는 시스템에는 1) 명시야 영상 시스템, 2) 공초점형광 영상 시스템 3), 다광자 형광 시스템, 4) 라만영상 시스템, 5) Super resolution 영상 시스템, 6) 광음향 시스템, 7) OCT 시스템, 8) hyperspectral 영상 시스템 등이 적용될 수 있다(공통의 대물렌즈를 사용하는 모든 광학 시스템이 서로 결합 가능).

나아가 본 발명에서는 상기 의료 내시경용 광학 모듈이 장착되는 의료 내시경 시스템을 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 의료 내시경 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예의 의료 내시경용 광학 모듈을 나타낸 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예의 스위칭 유닛을 나타낸 개념도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예의 의료 내시경용 광학 모듈을 나타낸 개념도이다.
도 5는 본 발명의 제3실시예의 의료 내시경용 광학 모듈을 나타낸 개념도이다.
도 6의 본 발명의 제4실시예의 의료 내시경용 광학 모듈을 나타낸 개념도이다.
도 7의 (1)은 명시야 영상을 나타낸 사진이고, 도 7의 (2)는 형광 영상을 나타낸 사진이고, 도 7의 (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 의료 내시경 시스템(1000)을 설명한다. 도 1을 참조하면, 의료 내시경 시스템(1000)은 광학 모듈(100), 케이블(200) 및 컴퓨터 모듈(300)을 포함할 수 있다. 이 경우, 의료 내시경 시스템(1000)의 케이블(200)은 대상자의 구강이나 항문 등을 통해 대상자의 체내에 삽입되고, 광학 모듈(100)과 생체 조직을 광학적으로 연결할 수 있다(광 케이블 타입).

한편, 의료 내시경 시스템은 현미경 타입으로 구현될 수 있다. 이 경우, 케이블(200)은 생략될 수 있고, 광학 모듈(100)과 광학적으로 연결되는 대물 렌즈(200-1)가 추가될 수 있다. 한편, 대물 렌즈(200-1)는 생체 조직(시료)과 광학 모듈(100)을 광학적으로 연결할 수 있다(현미경 타입).

광학 모듈(100)은 제1광원(110), 제2광원(120), 제1이미지 센서(130), 제2이미지 센서(140), 스위칭 유닛(150), 스캐너(160) 및 다이크로익 미러(170)를 포함할 수 있다.

제1광원(110) 및 제2광원(120)에는 다양한 종류의 광원이 사용될 수 있다. 일 예로, 제1광원(110) 및 제2광원(120)은 LD(Light Diode) 및 LED(Light Emitting Diode)일 수 있다. 또한, 제2광원(120)의 전방에는 활성(Excitation) 필터가 배치되어, 형광 물질(광 감수성 물질)이 도포된 생체 조직이 특정 파장 대역의 광을 흡수하고(일 예로, 청색 파장 대역의 광, 여기광), 형광의 형태로 특정 파장 대역의 광(일 예로, 녹색 파장 대역의 광, 방출광)을 방출하도록 할 수 있다. 제1광원(110)과 제2광원(120)은 상호 다른 광 경로를 가지며, 상호 다른 파장 대역의 광을 출사할 수 있다.

제1광원(110)은 제1이미지 센서(130)로 입사하는 광 경로를 가질 수 있고, 제2광원(120)은 제2이미지 센서(140)로 입사하는 광 경로를 가질 수 있다.

좀 더 상세하게, 제1광원(110)의 광은 순차적으로 케이블(200)을 통해 생체 조직에 입사하고, 생체 조직에서 반사되고, 케이블(200)을 통해 스위칭 유닛(150)으로 입사하고, 스위칭 유닛(150)을 통해 광 경로를 이탈하거나 제1이미지 센서(130)에 입사할 수 있다. 제1광원(110)의 광은 제1이미지 센서(130)에 입사하여, 명시야 영상(도 7의 (1) 참조)을 구현하기 위한 전자 신호로 변환될 수 있다.

한편, 본 발명의 의료 내시경 시스템(1000)은 도 1의 (1)에서 나타내는 바와 같이 슬라이드 글라스 위의 시료를 관찰하거나, 도 1의 (2)에서 나타내는 바와 같이 케이블(200)을 통해 인체 내부를 관찰할 수 있으며, 슬라이드 글라스 위의 시료를 관찰하는 경우에는 케이블(200)이 생략될 수 있다.

또한, 제2광원(120)의 광은 순차적으로 스캐너(160)에 입사하고, 스위칭 유닛(150)을 통해 광 경로를 이탈하거나 케이블(200)을 통해 생체 조직에 입사하고, 생체 조직에서 반사되고, 케이블(200)을 통해 스위칭 유닛(150)으로 입사하고, 스위칭 유닛(150)을 통해 광 경로를 이탈하거나 스캐너(160)에 입사하고, 제2이미지 센서(140)에 입사할 수 있다. 제2광원(120)의 광은 제2이미지 센서(140)에 입사하여, 명시야 영상(도 7의 (2) 참조)를 구현하기 위한 전자 신호로 변환될 수 있다.

한편, 제2광원(120)의 광 경로를 형성하기 위해, 다이크로익 미러(170)가 추가될 수 있다. 이 경우, 제2광원(120)의 광은 스캐너(160)에 입사하기 전에 다이크로익 미러(170)에 의해 반사되고, 제2광원(120)의 광은 스캐너(160)에 입사한 후에 다이크로익 미러(170)를 투과하여 제2이미지 센서(140)에 입사할 수 있다.

제1광원(110)은 백색 파장 대역의 광을 출사하여 명시야 영상(도 7의 (1) 참조)을 구현할 수 있고, 제2광원(120)은 청색 파장 대역의 광을 출사하여 형광 영사(도 7의 (2) 참조)을 구현할 수 있다. 다만, 제1광원(110)과 제2광원(120)의 파장 대역이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 예로, 제2광원(120)은 적색 파장 대역의 광을 출사하거나, 녹색 파장 대역의 광을 출사할 수도 있다.

제1이미지 센서(130)는 명시야 영상을 구현하기에 적합한 CCD(Charge Coupled Device) 또는 CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)일 수 있고, 제2이미지 센서(140)는 형광 영상을 구현하기에 적합한 EMCCD(electron multiplying charge-coupled device) 또는 sCMOS(scientific Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)일 수 있다.

제1이미지 센서(130)는 제1광원(110)의 광 경로의 종착점에 배치될 수 있다. 제1이미지 센서(130)는 제1광원(110)의 광이 입사할 때, 촬상 소자에 의해 제1광원(110)의 광 신호를 명시야 영상을 구현하기 위한 전자 신호로 변환할 수 있다.

제2이미지 센서(140)는 제2광원(120)의 광 경로의 종착점에 배치될 수 있다. 제2이미지 센서(140)는 제2광원(120)의 광이 입사할 때, 촬상 소자에 의해 제2광원(120)의 광 신호를 형광 영상을 구현하기 위한 전자 신호로 변환할 수 있다.

스위칭 유닛(150)은 제1광원(110)의 광 경로와 제2광원(120)의 광 경로에 배치될 수 있다. 스위칭 유닛(150)은 제1광원(110)의 광을 제1이미지 센서(130)로 입사시키는 제1상태와, 제2광원(120)의 광을 제2이미지 센서(140)로 입사시키는 제2상태로 스위칭될 수 있다. 이 경우, 스위칭 유닛(150)의 제1상태에서는 제2광원(120)의 광이 광 경로를 이탈할 수 있고, 스위칭 유닛(150)의 제2상태에서는 제1광원(110)의 광이 광 경로를 이탈할 수 있다.

나아가 스위칭 유닛(150)은 제1상태와 제2상태가 교대로 반복되도록 구동할 수 있다. 즉, 스위칭 유닛(150)은 제1광원(110)의 광에 의한 명시야 영상과 제2광원(120)의 광에 의한 형광 영상이 교대로 반복되도록 구현되도록 할 수 있다. 그 결과, 본 발명의 제1실시예의 내시경 시스템(1000)에서는 명시야 영상과 형광 영상이 실시간으로 동기화(오버랩)된 합성 영상(컨버팅 영상, 도 7의 (3) 참조)이 구현될 수 있다. 이를 위해, 스위칭 유닛(150)은 인간이 인지할 수 있는 속도 이상으로 구동할 수 있다. 일 예로, 스위칭 유닛(150)의 구동 주기는 15Hz 이상일 수 있다. 한편, 영상을 빠르게 교대하는 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, 스위칭 유닛(150)의 구동 주기는 15Hz 미만일 수 있다. 한편, 사용자는 모드를 선택하여, 동시검출과 교대검출 여부를 선택할 수도 있다.

스위칭 유닛(150)은 제1상태와 제2상태가 교대로 반복되도록 구동하는 회전 휠(도 3의 (1) 참조)이거나, 슬라이딩 셔터(도 3의 (2) 참조)이거나, 피벗 셔터(도 3의 (3) 참조)일 수 있다.

"회전 휠"은 회전 축을 기준으로 회전하는 원형 플레이트 형태의 회전 휠 본체(151)와, 회전 휠 본체(151)에 원주 방향으로 교대로 배치되는 1개 이상의 제1영역(152)과 제2영역(153)을 포함할 수 있다. 제1영역(152)과 제2영역(153)은 교대로 제1광원(110)의 광 경로와 제2광원(120)의 광 경로에 배치될 수 있다. 제1영역(152)이 제1광원(110)의 광 경로와 제2광원(120)의 광 경로에 배치되는 경우 스위칭 유닛(150)은 제1상태에 있고, 제2영역(153)이 제1광원(110)의 광 경로와 제2광원(120)의 광 경로에 배치되는 경우 스위칭 유닛(150)은 제2상태에 있을 수 있다.

즉, 제1광원(110)의 광이 제1영역(152)에 입사하면 제1광원(110)의 광은 제1이미지 센서(130)에 입사할 수 있고, 제2광원(120)의 광이 제1영역(152)에 입사하면 제2광원(120)의 광은 광 경로를 이탈할 수 있다. 이와 반대로, 제1광원(110)의 광이 제2영역(153)에 입사하면 제1광원(110)의 광은 광 경로를 이탈하고 제2광원(120)의 광이 제2영역(153)에 입사하면 제2광원(120)의 광은 광 경로를 이탈할 수 있다. 이를 위해, 일 예로, 회전 휠의 제1영역(152)에는 광 투과 공간이 형성될 수 있고, 회전 휠의 제2영역(153)에는 다이크로익 미러가 형성될 수 있다.

한편, "슬라이딩 셔터"는 광 투과 부분을 가지는 슬라이딩 셔터 본체(154)와, 슬라이딩 셔터 본체(154)와 슬라이딩 가능하게 결합하여 광 투과 부분을 개방 및 폐쇄하는 제1셔터(155)를 포함할 수 있다. 이 경우, 스위칭 유닛(150)은 슬라이딩 셔터 본체(154)의 광 투과 부분이 개방되거나 폐쇄되는 것에 의해, 제1상태와 제2상태를 가질 수 있다.

한편, "피벗 셔터"는 광 투과 부분을 가지는 피벗 셔터 본체(156)와, 피벗 셔터 본체(156)와 피벗 가능하게 결합하여 광 투과 부분을 개방 및 폐쇄하는 제2셔터(157)를 포함할 수 있다. 이 경우, 스위칭 유닛(150)은 피벗 셔터 본체(156)의 광 투과 부분이 개방되거나 폐쇄되는 것에 의해, 제1상태와 제2상태를 가질 수 있다.

스캐너(160)는 갈보 스캐너(Galvo & Resonant Scanner)일 수 있다. 스캐너(160)는 제2광원(120)의 광 경로에 배치될 수 있다. 스캐너(160)는 스위칭 유닛(150)과 제2광원(120)의 사이에 배치될 수 있고(출사광의 경로를 기준), 스위칭 유닛(150)과 제2이미지 센서(140)의 사이에 배치될 수 있다(반사광의 경로를 기준). 즉, 스위칭 유닛(150)의 제2상태에서 제2광원(120)의 광은 스캐너(160)를 경유하여 제2이미지 센서(140)에 입사할 수 있다. 따라서 제2광원(120)의 광에 의해 구현되는 형광 영상은 스캐너(160)에 의해 스캔 영상 형태로 구현될 수 있다. 그 결과, 사용자(의사)는 생체 조직의 병변 부분(타겟 지점, Target Portion, 도 7의 (3) 참조)에만 선택적으로 형광 영상을 구현하여, 병변 부분을 정밀하게 진단할 수 있다.

케이블(200)은 복수 개의 광 섬유 다발과 복수 개의 광 섬유 다발을 감싸는 외피로 이루어질 수 있으며, 대상자의 신체 내부에 삽입되어 광학 모듈(100)과 대상자의 생체 조직을 광학적으로 연결할 수 있다. 한편, 케이블(200)은 다양하게 구현될 수 있으며, 일 예로, 다양한 렌즈 광학계의 조합으로 이뤄질 수도 있다.

컴퓨터 모듈(300)은 광학 모듈(100)과 전기적으로 연결될 수 있고, 광학 모듈(100)을 전기적으로 제어할 수 있고, 광학 모듈(100)에서 발생한 전자 신호를 디스플레이할 수 있다.

일 예로, 컴퓨터 모듈(300)은 제1광원(110)과 제2광원(120)을 On/Off할 수 있고, 스위칭 유닛(150)의 구동을 제어할 수 있다. 또한, 컴퓨터 모듈(300)은 제1이미지 센서(130)와 제2이미지 센서(140)에서 변환된 명시야 영상을 구현하기 위한 전자 신호와 형광 영상을 구현하기 위한 전자 신호를 전달받아, 명시야 영상과 형광 영상이 실시간으로 동기화된 합성 영상을 디스플레이할 수 있다. 나아가 컴퓨터 모듈(300)은 사용자의 조작에 의해 스캐너(160)를 제어하여, 병변 부위(타겟 지점, Target portion)에 한정된 형광 영상을 구현하여 디스플레이할 수 있다.

[제2실시예]

이하, 도 4를 참조하여 본 발명의 제2실시예의 의료 내시경 시스템을 설명한다. 본 발명의 제2실시예는 본 발명의 제1실시예에서 라만 이미지 유닛과 스위칭 유닛이 추가된 형태이다. 본 발명의 제1실시예의 의료 내시경 시스템의 구성은 하기의 설명과 일치되는 범위에서, 본 발명의 제2실시예의 의료 내시경 시스템에 유추되어 적용될 수 있다. 이하, 본 발명의 제1실시예의 의료 내시경 시스템(1000)과 실질적으로 동일한 기술적 특징에 대한 설명은 생략한다.

광학 모듈(100-1)은 제1광원(미도시), 제2광원(미도시), 제1이미지 센서(110-1), 제2이미지 센서(120-1), 라만 이미지 유닛(130-1), 제1스위칭 유닛(140-1), 제2스위칭 유닛(150-1), 스캐너(160-1) 및 다이크로익 미러(미도시)를 포함할 수 있다.

제1광원은 제1이미지 센서(110-1)로 입사하는 광 경로를 가질 수 있고, 제2광원은 제2이미지 센서(120-1)로 입사하는 광 경로와 라만 이미지 유닛(130-1)으로 입사하는 광 경로를 가질 수 있다.

제1광원의 광은 제1이미지 센서(110-1)에 입사하여, 명시야 영상을 구현하기 위한 전자 신호로 변환될 수 있고, 제2광원의 광은 제2이미지 센서(120-1)로 입사하여 형광 영상을 구현하기 위한 전자 신호로 변환되거나 라만 이미지 유닛(130-1)으로 입사하여 라만 영상을 구현하기 위한 전자 신호로 변환될 수 있다.

제1광원은 백색 파장 대역의 광을 출사하여 명시야 영상을 구현할 수 있고, 제2광원은 청색 파장 대역의 광 또는 적색 파장 대역의 광 또는 녹색 파장 대역의 광 등을 출사하여 형광 영상 또는 라만 영상을 구현할 수 있다.

제1이미지 센서(110-1)는 제1광원의 광 경로의 종착점에 배치될 수 있다. 제1이미지 센서(110-1)는 제1광원의 광이 입사할 때, 촬상 소자에 의해 제1광원의 광 신호를 명시야 영상을 구현하기 위한 전자 신호로 변환할 수 있다.

제2이미지 센서(120-1)는 제2광원의 광 경로의 종착점에 배치될 수 있다. 제2이미지 센서(110-1)는 제2광원의 광이 입사할 때, 촬상 소자에 의해 제2광원의 광 신호를 형광 영상을 구현하기 위한 전자 신호로 변환할 수 있다.

라만 이미지 유닛(130-1)은 제2광원의 광 경로의 또 다른 종착점에 배치될 수 있다. 라만 이미지 유닛(130-1)은 제2광원의 광이 입사할 때, 제2광원의 광을 분광시킨 후 촬상 소자에 의해 라만 영상을 구현하기 위한 전자 신호로 변환할 수 있다.

상술한 바를 종합하면, 본 발명의 제2실시예의 의료 내시경 시스템에서는 명시야 영상과 형광 영상뿐만 아니라 라만 영상도 구현될 수 있다.

제1스위칭 유닛(140-1)은 제1광원의 광 경로와 제2광원의 광 경로에 배치될 수 있다. 제1스위칭 유닛(140-1)은 제1광원의 광을 제1이미지 센서(110-1)로 입사시키는 제1-1상태와, 제2광원의 광을 제2스위칭 유닛(150-1)으로 입사시키는 제1-2상태로 스위칭될 수 있다. 한편, 제1스위칭 유닛(140-1)의 제1-1상태에서는 제2광원의 광이 광 경로를 이탈할 수 있고, 제1스위칭 유닛(140-1)의 제1-2상태에서는 제1광원의 광이 광 경로를 이탈할 수 있다.

제2스위칭 유닛(150-1)은 제2광원의 광 경로에 배치될 수 있다. 제2스위칭 유닛(150-1)은 제2광원의 광을 제2이미지 센서(120-1)로 입사시키는 제2-1상태와, 제2광원의 광을 라만 이미지 유닛(130-1)으로 입사시키는 제2-2상태로 스위칭될 수 있다. 한편, 제2스위칭 유닛(150-1)의 제2-1상태에서는 제2광원의 광이 라만 이미지 유닛(130-1)으로 입사되지 않을 수 있고, 제2스위칭 유닛(150-1)의 제2-2상태에서는 제2광원의 광이 제2이미지 센서(120-1)로 입사되지 않을 수 있다.

제1스위칭 유닛(140-1)과 제2스위칭 유닛(150-1)은 다양한 구동 모드를 가질 수 있다. 제1스위칭 유닛(140-1)은 제1-1상태를 유지하거나 제1-2상태를 유지하거나 제1-1상태와 상기 제1-2상태가 교대로 반복되도록 구동할 수 있고, 제2스위칭 유닛(150-1)은 제2-1상태를 유지하거나 제2-2상태를 유지하거나 제2-1상태와 제2-2상태가 교대로 반복되도록 구동할 수 있다.

이에 따라, 제1스위칭 유닛(140-1)과 제2스위칭 유닛(150-1)은 명시야 영상과 형광 영상과 라만 영상 중 하나의 영상을 재생하거나, 명시야 영상과 형광 영상과 라만 영상이 선택적으로 실시간으로 동기화된 합성 영상을 구현할 수 있다.

일 예로, 제1스위칭 유닛(140-1)이 제1-1상태를 유지하는 경우, 명시야 영상이 재생될 수 있다(1개의 영상).

또한, 제1스위칭 유닛(140-1)이 제1-2상태를 유지하고 제2스위칭 유닛(150-1)이 제2-1상태와 제2-2상태가 교대로 반복되도록 구동하는 경우, 형광 영상과 라만 영상이 실시간으로 동기화된 합성 영상이 구현될 수 있다(2개의 영상에 대한 합성 영상).

또한, 제1스위칭 유닛(140-1)이 제1-1상태와 제1-2상태가 교대로 반복되도록 구동하고 제2스위칭 유닛(150-1)이 제2-1상태와 제2-2상태가 교대로 반복되도록 구동하는 경우, 명시야 영상과 형광 영상과 라만 영상이 실시간으로 동기화된 합성 영상이 구현될 수 있다(3개의 영상에 대한 합성 영상).

이를 위해, 제2스위칭 유닛(150-1)의 구동 주기는 제1스위칭 유닛(140-1)의 구동 주기의 2배일 수 있다. 일 예로, 제1스위칭 유닛(140-1)과 제2스위칭 유닛(150-1)이 "회전 휠"인 경우, 제2스위칭 유닛(150-1)의 회전 속도는 제1스위칭 유닛(140-1)의 2배일 수 있다. 또한, 제1스위칭 유닛(140-1)의 회전 속도와 제2스위칭 유닛(150-1)의 회전 속도가 같다면, 제2스위칭 유닛(150-1)의 제1영역(152)과 제2영역(153)의 개수는 제1스위칭 유닛(140-1)의 제1영역(152)과 제2영역(153)의 개수보다 2배 많을 수 있다.

스캐너(160-1)는 제2광원의 광 경로에 배치될 수 있다. 이 경우, 스캐너(160-1)는 제1스위칭 유닛(140-1)과 제2스위칭 유닛(150-1)의 사이에 배치될 수 있다. 따라서 제1스위칭 유닛(140-1)의 제1-2상태에서 제1스위칭 유닛(140-1)을 통과한 제2광원의 광은 스캐너(160-1)에서 스캐닝(스캐너를 경유)되어 제2스위칭 유닛(150-1)으로 입사할 수 있다. 그 결과, 병변 부위(타겟 지점)에 한정된 형광 영상과 라만 영상이 디스플레이 될 수 있다(도 7의 (3))

[제3실시예]

이하, 도 5를 참조하여 본 발명의 제3실시예의 의료 내시경 시스템을 설명한다. 본 발명의 제3실시예는 본 발명의 제1실시예에서 광원과 이미지 센서가 추가된 형태이다. 본 발명의 제1실시예의 의료 내시경 시스템의 구성은 하기의 설명과 일치되는 범위에서, 본 발명의 제3실시예의 의료 내시경 시스템에 유추되어 적용될 수 있다. 이하, 본 발명의 제1실시예의 의료 내시경 시스템(1000)과 실질적으로 동일한 기술적 특징에 대한 설명은 생략한다.

광학 모듈(100-2)은 제1광원(미도시), 제2광원(미도시), 제3광원(미도시), 제1이미지 센서(110-2), 제2이미지 센서(120-2), 제3이미지 센서(130-2), 제1스위칭 유닛(140-2), 제2스위칭 유닛(150-2), 스캐너(160-2) 및 다이크로익 미러(미도시)를 포함할 수 있다.

제1광원은 제1이미지 센서(110-2)로 입사하는 광 경로를 가질 수 있고, 제2광원은 제2이미지 센서(120-2)로 입사하는 광 경로를 가질 수 있고, 제3광원의 광은 제3이미지 센서(130-2)로 입사하는 광 경로를 가질 수 있다. 제1광원은 백색 파장 대역의 광을 출사하여 명시야 영상을 구현할 수 있고, 제3광원은 청색 파장 대역의 광 등을 출사하여 형광 영상을 구현할 수 있고, 제2광원은 제1광원 및 제3광원과 다른 파장 대역의 광을 출사하여 제3영상을 구현할 수 있다.

제1이미지 센서(110-2)는 제1광원의 광 경로의 종착점에 배치될 수 있다. 제1이미지 센서(110-2)는 제1광원의 광이 입사할 때, 촬상 소자에 의해 제1광원의 광 신호를 명시야 영상을 구현하기 위한 전자 신호로 변환할 수 있다.

제2이미지 센서(120-2)는 제2광원의 광 경로의 종착점에 배치될 수 있다. 제2이미지 센서(120-2)는 제2광원의 광이 입사할 때, 촬상 소자에 의해 제2광원의 광 신호를 제3영상을 구현하기 위한 전자 신호로 변환할 수 있다.

제3이미지 센서(130-2)는 제3광원의 광 경로의 종착점에 배치될 수 있다. 제3이미지 센서(130-2)는 제3광원의 광이 입사할 때, 촬상 소자에 의해 제3광원의 광 신호를 형광 영상을 구현하기 위한 전자 신호로 변환할 수 있다.

상술한 바를 종합하면, 본 발명의 제3실시예의 의료 내시경 시스템에서는 명시야 영상과 형광 영상뿐만 아니라 제3영상도 구현될 수 있다.

제1스위칭 유닛(140-2)은 제1광원의 광 경로와 제2광원의 광 경로와 제3광원의 광 경로에 배치될 수 있다. 제1스위칭 유닛(140-2)은 제1광원의 광을 제1이미지 센서(110-2)로 입사시키는 제1-1상태와, 제2광원의 광과 제3광원의 광을 제2스위칭 유닛(150-2)으로 입사시키는 제1-2상태로 스위칭될 수 있다. 한편, 제1스위칭 유닛(140-2)의 제1-1상태에서는 제2광원의 광과 제3광원의 광은 광 경로를 이탈할 수 있고, 제1스위칭 유닛(140-2)의 제1-2상태에서는 제1광원의 광이 광 경로를 이탈할 수 있다.

제2스위칭 유닛(150-2)은 제2광원의 광 경로와 제3광원의 광 경로에 배치될 수 있다. 제2스위칭 유닛(150-2)은 제2광원의 광을 제2이미지 센서(120-2)로 입사시키는 제2-1상태와, 제3광원의 광을 제3이미지 센서(130-2)로 입사시키는 제2-2상태로 스위칭될 수 있다. 한편, 제2스위칭 유닛(150-2)의 제2-1상태에서는 제3광원의 광이 광 경로를 이탈할 수 있고, 제2스위칭 유닛(150-2)의 제2-2상태에서는 제2광원의 광이 광 경로를 이탈할 수 있다.

제1스위칭 유닛(140-2)과 제2스위칭 유닛(150-2)은 다양한 구동 모드를 가질 수 있다. 제1스위칭 유닛(140-2)은 제1-1상태를 유지하거나 제1-2상태를 유지하거나 제1-1상태와 상기 제1-2상태가 교대로 반복되도록 구동할 수 있고, 제2스위칭 유닛(150-2)은 제2-1상태를 유지하거나 제2-2상태를 유지하거나 제2-1상태와 제2-2상태가 교대로 반복되도록 구동할 수 있다.

이에 따라, 제1스위칭 유닛(140-2)과 제2스위칭 유닛(150-2)은 명시야 영상과 제3영상과 형광 영상 중 하나의 영상을 재생하거나, 명시야 영상과 제3영상과 형광 영상이 선택적으로 실시간으로 동기화된 합성 영상을 구현할 수 있다.

일 예로, 제1스위칭 유닛(140-2)이 제1-1상태를 유지하는 경우, 명시야 영상이 재생될 수 있다(1개의 영상).

또한, 제1스위칭 유닛(140-2)이 제1-2상태를 유지하고 제2스위칭 유닛(150-1)이 제2-1상태와 제2-2상태가 교대로 반복되도록 구동하는 경우, 제3영상과 형광 영상이 실시간으로 동기화된 합성 영상이 구현될 수 있다(2개의 영상에 대한 합성 영상).

또한, 제1스위칭 유닛(140-2)이 제1-1상태와 제1-2상태가 교대로 반복되도록 구동하고 제2스위칭 유닛(150-2)이 제2-1상태와 제2-2상태가 교대로 반복되도록 구동하는 경우, 명시야 영상과 제3영상과 형광 영상이 실시간으로 동기화된 합성 영상이 구현될 수 있다(3개의 영상에 대한 합성 영상).

이를 위해, 제2스위칭 유닛(150-2)의 구동 주기는 제1스위칭 유닛(140-2)의 구동 주기의 2배일 수 있다. 일 예로, 제1스위칭 유닛(140-2)과 제2스위칭 유닛(150-2)이 "회전 휠"인 경우, 제2스위칭 유닛(150-2)의 회전 속도는 제1스위칭 유닛(140-2)의 2배일 수 있다. 또한, 제1스위칭 유닛(140-2)의 회전 속도와 제2스위칭 유닛(150-2)의 회전 속도가 같다면, 제2스위칭 유닛(150-2)의 제1영역(152)과 제2영역(153)의 개수는 제1스위칭 유닛(140-2)의 제1영역(152)과 제2영역(153)의 개수보다 2배 많을 수 있다.

스캐너(160-2)는 제3광원의 광 경로에 배치될 수 있다. 이 경우, 스캐너(160-2)는 제1스위칭 유닛(140-2)과 제2스위칭 유닛(150-2)의 사이에 배치될 수 있다. 따라서 제1스위칭 유닛(140-2)의 제1-2상태에서 제1스위칭 유닛(140-2)을 통과한 제3광원의 광은 스캐너(160-2)에서 스캐닝(스캐너를 경유)되고, 제2스위칭 유닛(150-2)의 제2-2상태에서 제3이미지 센서(130-2)로 입사하여 형광 영상을 구현할 수 있다. 그 결과, 병변 부위(타겟 지점)에 한정된 형광 영상이 디스플레이 될 수 있다(도 7의 (3))

[제4실시예]

이하, 도 6을 참조하여 본 발명의 제4실시예의 의료 내시경 시스템을 설명한다. 본 발명의 제4실시예는 본 발명의 제1실시예에서 라만 이미지 유닛과 광원과 이미지 센서가 추가된 형태이다. 본 발명의 제1실시예의 의료 내시경 시스템의 구성은 하기의 설명과 일치되는 범위에서, 본 발명의 제4실시예의 의료 내시경 시스템에 유추되어 적용될 수 있다. 이하, 본 발명의 제1실시예의 의료 내시경 시스템(1000)과 실질적으로 동일한 기술적 특징에 대한 설명은 생략한다.

광학 모듈(100-3)은 제1광원(미도시), 제2광원(미도시), 제3광원(미도시), 제1이미지 센서(110-3), 제2이미지 센서(120-3), 제3이미지 센서(130-3), 라만 이미지 유닛(140-3), 제1스위칭 유닛(150-3), 제2스위칭 유닛(160-2), 제3스위칭 유닛(170-2) 및 스캐너(180-2) 및 다이크로익 미러(미도시)를 포함할 수 있다.

제1광원은 제1이미지 센서(110-3)로 입사하는 광 경로를 가질 수 있고, 제2광원은 제2이미지 센서(120-3)로 입사하는 광 경로를 가질 수 있고, 제3광원의 광은 제3이미지 센서(130-3)와 라만 이미지 유닛(140-3)으로 입사하는 광 경로를 가질 수 있다. 제1광원은 백색 파장 대역의 광을 출사하여 명시야 영상을 구현할 수 있고, 제3광원은 청색 파장 대역의 광 등을 출사하여 형광 영상과 라만 이미지 영상을 구현할 수 있고, 제2광원은 제1광원 및 제3광원과 다른 파장 대역의 광을 출사하여 제3영상을 구현할 수 있다.

제1이미지 센서(110-3)는 제1광원의 광 경로의 종착점에 배치될 수 있다. 제1이미지 센서(110-3)는 제1광원의 광이 입사할 때, 촬상 소자에 의해 제1광원의 광 신호를 명시야 영상을 구현하기 위한 전자 신호로 변환할 수 있다.

제2이미지 센서(120-3)는 제2광원의 광 경로의 종착점에 배치될 수 있다. 제2이미지 센서(120-3)는 제2광원의 광이 입사할 때, 촬상 소자에 의해 제2광원의 광 신호를 제3영상을 구현하기 위한 전자 신호로 변환할 수 있다.

제3이미지 센서(130-3)는 제3광원의 광 경로의 종착점에 배치될 수 있다. 제3이미지 센서(130-3)는 제3광원의 광이 입사할 때, 촬상 소자에 의해 제3광원의 광 신호를 형광 영상을 구현하기 위한 전자 신호로 변환할 수 있다.

라만 이미지 유닛(140-3)은 제3광원의 또 다른 광 경로의 종착점에 배치될 수 있다. 라만 이미지 유닛(140-3)은 제3광원의 광이 입사할 때, 제3광원의 광을 분광시킨 후 촬상 소자에 의해 라만 영상을 구현하기 위한 전자 신호로 변환할 수 있다.

상술한 바를 종합하면, 본 발명의 제4실시예의 의료 내시경 시스템에서는 명시야 영상과 형광 영상뿐만 아니라 제3영상과 라만 영상도 구현될 수 있다.

제1스위칭 유닛(150-3)은 제1광원의 광 경로와 제2광원의 광 경로와 제3광원의 광 경로에 배치될 수 있다. 제1스위칭 유닛(150-3)은 제1광원의 광을 제1이미지 센서(110-3)로 입사시키는 제1-1상태와, 제2광원의 광과 제3광원의 광을 제2스위칭 유닛(160-3)으로 입사시키는 제1-2상태로 스위칭될 수 있다. 한편, 제1스위칭 유닛(150-3)의 제1-1상태에서는 제2광원의 광과 제3광원의 광은 광 경로를 이탈할 수 있고, 제1스위칭 유닛(150-3)의 제1-2상태에서는 제1광원의 광이 광 경로를 이탈할 수 있다.

제2스위칭 유닛(160-3)은 제2광원의 광 경로와 제3광원의 광 경로에 배치될 수 있다. 제2스위칭 유닛(160-3)은 제2광원의 광을 제2이미지 센서(120-3)로 입사시키는 제2-1상태와, 제3광원의 광을 제3스위칭 유닛(170-3)으로 입사시키는 제2-2상태로 스위칭될 수 있다. 한편, 제2스위칭 유닛(160-3)의 제2-1상태에서는 제3광원의 광이 광 경로를 이탈할 수 있고, 제2스위칭 유닛(160-3)의 제2-2상태에서는 제2광원의 광이 광 경로를 이탈할 수 있다.

제3스위칭 유닛(170-3)은 제3광원의 광 경로에 배치될 수 있다. 제3스위칭 유닛(170-3)은 제3광원의 광을 제3이미지 센서(130-3)로 입사시키는 제3-1상태와, 제3광원의 광을 라만 이미지 유닛(140-3)으로 입사시키는 제3-2상태로 스위칭될 수 있다. 한편, 제3스위칭 유닛(170-1)의 제3-1상태에서는 제3광원의 광이 라만 이미지 유닛(140-3)으로 입사되지 않을 수 있고, 제3스위칭 유닛(170-1)의 제3-2상태에서는 제2광원의 광이 제3이미지 센서(130-3)로 입사되지 않을 수 있다.

제1스위칭 유닛(150-3)과 제2스위칭 유닛(160-3)과 제3스위칭 유닛(170-3)은 다양한 구동 모드를 가질 수 있다. 제1스위칭 유닛(150-3)은 제1-1상태를 유지하거나 제1-2상태를 유지하거나 제1-1상태와 상기 제1-2상태가 교대로 반복되도록 구동할 수 있고, 제2스위칭 유닛(160-3)은 제2-1상태를 유지하거나 제2-2상태를 유지하거나 제2-1상태와 제2-2상태가 교대로 반복되도록 구동할 수 있고, 제3스위칭 유닛(170-3)은 제3-1상태를 유지하거나 제3-2상태를 유지하거나 제3-1상태와 제3-2상태가 교대로 반복되도록 구동할 수 있다.

이에 따라, 제1스위칭 유닛(150-3)과 제2스위칭 유닛(160-3)과 제3스위칭 유닛(160-3)은 명시야 영상과 제3영상과 형광 영상과 라만 영상 중 하나의 영상을 재생하거나, 명시야 영상과 제3영상과 형광 영상과 라만 영상이 선택적으로 실시간으로 동기화된 합성 영상을 구현할 수 있다.

일 예로, 제1스위칭 유닛(150-3)이 제1-1상태를 유지하는 경우, 명시야 영상이 재생될 수 있다(1개의 영상).

또한, 제1스위칭 유닛(150-3)이 제1-2상태를 유지하고 제2스위칭 유닛(160-3)이 제2-2상태를 유지하고 제3스위칭 유닛(170-3)이 제3-1상태와 제3-2상태를 교대로 반복되도록 구동하는 경우, 형광 영상과 라만 영상이 실시간으로 동기화된 합성 영상이 구현될 수 있다(2개의 영상에 대한 합성 영상).

또한, 제1스위칭 유닛(150-3)이 제1-1상태와 제1-2상태가 교대로 반복되도록 구동하고 제2스위칭 유닛(160-3)이 제2-1상태와 제2-2상태가 교대로 반복되도록 구동하고 제3스위칭 유닛(170-3)이 제3-1상태를 유지하는 경우, 명시야 영상과 제3영상과 형광 영상이 실시간으로 동기화된 합성 영상이 구현될 수 있다(3개의 영상에 대한 합성 영상).

또한, 제1스위칭 유닛(150-3)이 제1-1상태와 제1-2상태가 교대로 반복되도록 구동하고 제2스위칭 유닛(160-3)이 제2-1상태와 제2-2상태가 교대로 반복되도록 구동하고 제3스위칭 유닛(170-3)이 제3-1상태와 제3-2상태가 교대로 반복되도록 구동하는 경우, 명시야 영상과 제3영상과 형광 영상과 라만 영사이 실시간으로 동기화된 합성 영상이 구현될 수 있다(4개의 영상에 대한 합성 영상).

이를 위해, 제2스위칭 유닛(160-3)의 구동 주기는 제1스위칭 유닛(150-3)의 구동 주기의 2배일 수 있다. 일 예로, 제1스위칭 유닛(150-3)과 제2스위칭 유닛(160-3)이 "회전 휠"인 경우, 제2스위칭 유닛(160-3)의 회전 속도는 제1스위칭 유닛(150-3)의 2배일 수 있다. 또한, 제1스위칭 유닛(150-3)의 회전 속도와 제2스위칭 유닛(160-3)의 회전 속도가 같다면, 제2스위칭 유닛(160-3)의 제1영역(152)과 제2영역(153)의 개수는 제1스위칭 유닛(150-3)의 제1영역(152)과 제2영역(153)의 개수보다 2배 많을 수 있다.

또한, 제3스위칭 유닛(170-3)의 구동 주기는 제2스위칭 유닛(160-3)의 구동 주기의 2배일 수 있다. 일 예로, 제2스위칭 유닛(160-3)과 제3스위칭 유닛(170-3)이 "회전 휠"인 경우, 제3스위칭 유닛(170-3)의 회전 속도는 제2스위칭 유닛(160-3)의 2배일 수 있다. 또한, 제2스위칭 유닛(160-3)의 회전 속도와 제3스위칭 유닛(170-3)의 회전 속도가 같다면, 제3스위칭 유닛(170-3)의 제1영역(152)과 제2영역(153)의 개수는 제2스위칭 유닛(160-3)의 제1영역(152)과 제2영역(153)의 개수보다 2배 많을 수 있다.

스캐너(180-2)는 제3광원의 광 경로에 배치될 수 있다. 이 경우, 스캐너(180-2)는 제2스위칭 유닛(160-3)과 제3스위칭 유닛(170-3)의 사이에 배치될 수 있다. 따라서 제2스위칭 유닛(160-3)의 제2-2상태에서 제2스위칭 유닛(160-3)을 통과한 제3광원의 광은 스캐너(180-2)에서 스캐닝(스캐너를 경유)되고, 제3스위칭 유닛(170-3)의 제3-1상태나 제3-2상태에서 제3이미지 센서(130-3)나 라만 이미지 유닛(140-3)으로 입사하여 형광 영상 또는 라만 영상을 구현할 수 있다. 그 결과, 병변 부위(타겟 지점)에 한정된 형광 영상이 디스플레이 될 수 있다(도 7의 (3))

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 (17)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1이미지 센서;
   제2이미지 센서;
   라만 이미지 유닛;
   상기 제1이미지 센서로 입사하는 광 경로를 가지는 제1광원;
   상기 제2이미지 센서와 상기 라만 이미지 유닛으로 입사하는 광 경로를 가지는 제2광원;
   상기 제1광원의 광 경로와 상기 제2광원의 광 경로에 배치되는 제1스위칭 유닛; 및
   상기 제2광원의 광 경로에 배치되는 제2스위칭 유닛을 포함하고,
   상기 제1스위칭 유닛은 상기 제1광원의 광을 상기 제1이미지 센서로 입사시키는 제1-1상태와, 상기 제2광원의 광을 상기 제2스위칭 유닛으로 입사시키는 제1-2상태로 스위칭되고,
   상기 제2스위칭 유닛은 상기 제1-2상태에서 입사된 상기 제2광원의 광을 상기 제2이미지 센서로 입사시키는 제2-1상태와, 상기 제1-2상태에 의해 입사된 상기 제2광원의 광을 상기 라만 이미지 유닛으로 입사시키는 제2-2상태로 스위칭되는 것을 특징으로 하고,
   상기 제1스위칭 유닛과 제2스위칭 유닛은, 광 투과 조건이 상이한 제1영역 및 제2영역을 원주를 따라 번갈아 포함하는 회전 휠 구조로 형성되며,
   제1스위칭 유닛과 제2스위칭 유닛의 회전 속도와 상기 제1영역 및 상기 제2영역 비율을 기반으로 생성되는 합성영상 유형을 설정하는 것을 특징으로 하는, 의료 내시경용 광학 모듈.
   
5. 제4항에 있어서,
   상기 의료 내시경용 광학 모듈은 상기 제1스위칭 유닛과 상기 제2스위칭 유닛의 사이에 배치되는 스캐너를 더 포함하고,
   상기 제1-2상태에서 상기 제2광원의 광은 상기 스캐너를 경유하여 상기 제2스위칭 유닛으로 입사하는 것을 특징으로 하는 의료 내시경용 광학 모듈.
   
6. 제4항에 있어서,
   상기 제2스위칭 유닛의 구동 주기는 상기 제1스위칭 유닛의 구동 주기의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 의료 내시경용 광학 모듈.
   
7. 제4항에 있어서,
   상기 제1스위칭 유닛은 상기 제1-1상태를 유지하거나, 상기 제1-2상태를 유지하거나, 상기 제1-1상태와 상기 제1-2상태가 교대로 반복되도록 구동하고,
   상기 제2스위칭 유닛은 상기 제2-1상태를 유지하거나, 상기 제2-2상태를 유지하거나, 상기 제2-1상태와 상기 제2-2상태가 교대로 반복되도록 구동하는 것을 특징으로 하는 의료 내시경용 광학 모듈.
   
8. 제1이미지 센서;
   제2이미지 센서;
   제3이미지 센서;
   상기 제1이미지 센서로 입사하는 광 경로를 가지는 제1광원;
   상기 제2이미지 센서로 입사하는 광 경로를 가지는 제2광원;
   상기 제3이미지 센서로 입사하는 광 경로를 가지는 제3광원;
   상기 제1광원의 광 경로와 상기 제2광원의 광 경로와 상기 제3광원의 광 경로에 배치되는 제1스위칭 유닛; 및
   상기 제2광원의 광 경로와 상기 제3광원의 광 경로에 배치되는 제2스위칭 유닛을 포함하고,
   상기 제1스위칭 유닛은 상기 제1광원의 광을 상기 제1이미지 센서로 입사시키는 제1-1상태와, 상기 제2광원의 광과 상기 제3광원의 광을 상기 제2스위칭 유닛으로 입사시키는 제1-2상태로 스위칭되고,
   상기 제2스위칭 유닛은 상기 제1-2상태에서 입사된 상기 제2광원의 광을 상기 제2이미지 센서로 입사시키는 제2-1상태와, 상기 제1-2상태에서 입사된 상기 제3광원의 광을 상기 제3이미지 센서로 입사시키는 제2-2상태로 스위칭되는 것을 특징으로 하고,
   상기 제1스위칭 유닛과 제2스위칭 유닛은, 광 투과 조건이 상이한 제1영역 및 제2영역을 원주를 따라 번갈아 포함하는 회전 휠 구조로 형성되며,
   제1스위칭 유닛과 제2스위칭 유닛의 회전 속도와 상기 제1영역 및 상기 제2영역 비율을 기반으로 생성되는 합성영상 유형을 설정하는 것을 특징으로 하는 의료 내시경용 광학 모듈.
   
9. 제8항에 있어서,
   상기 의료 내시경용 광학 모듈은 상기 제2스위칭 유닛과 상기 제3이미지 센서의 사이에 배치되는 스캐너를 더 포함하고,
   상기 제2-2상태에서 상기 제3광원의 광은 상기 스캐너를 경유하여 상기 제3이미지 센서로 입사하는 것을 특징으로 하는 의료 내시경용 광학 모듈.
   
10. 제8항에 있어서,
    상기 제2스위칭 유닛의 구동 주기는 상기 제1스위칭 유닛의 구동 주기의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 의료 내시경용 광학 모듈.
    
11. 제8항에 있어서,
    상기 제1스위칭 유닛은 상기 제1-1상태를 유지하거나, 상기 제1-2상태를 유지하거나, 상기 제1-1상태와 상기 제1-2상태가 교대로 반복되도록 구동하고,
    상기 제2스위칭 유닛은 상기 제2-1상태를 유지하거나, 상기 제2-2상태를 유지하거나, 상기 제2-1상태와 상기 제2-2상태가 교대로 반복되도록 구동하는 것을 특징으로 하는 의료 내시경용 광학 모듈.
    
12. 제1이미지 센서;
    제2이미지 센서;
    제3이미지 센서;
    라만 이미지 유닛;
    상기 제1이미지 센서로 입사하는 광 경로를 가지는 제1광원;
    상기 제2이미지 센서로 입사하는 광 경로를 가지는 제2광원;
    상기 제3이미지 센서와 상기 라만 이미지 유닛으로 입사하는 광 경로를 가지는 제3광원;
    상기 제1광원의 광 경로와 상기 제2광원의 광 경로와 상기 제3광원의 광 경로에 배치되는 제1스위칭 유닛;
    상기 제2광원의 광 경로와 상기 제3광원의 광 경로에 배치되는 제2스위칭 유닛; 및
    상기 제3광원의 광 경로에 배치되는 제3스위칭 유닛을 포함하고,
    상기 제1스위칭 유닛은 상기 제1광원의 광을 상기 제1이미지 센서로 입사시키는 제1-1상태와, 상기 제2광원의 광과 상기 제3광원의 광을 상기 제2스위칭 유닛으로 입사시키는 제1-2상태로 스위칭되고,
    상기 제2스위칭 유닛은 상기 제1-2상태에서 입사된 상기 제2광원의 광을 상기 제2이미지 센서로 입사시키는 제2-1상태와, 상기 제1-2상태에서 입사된 상기 제3광원의 광을 상기 제3스위칭 유닛으로 입사시키는 제2-2상태로 스위칭되고,
    상기 제3스위칭 유닛은 상기 제2-2상태에서 입사된 상기 제3광원의 광을 상기 제3이미지 센서로 입사시키는 제3-1상태와, 상기 제2-2상태에서 입사된 상기 제3광원의 광을 상기 라만 이미지 유닛으로 입사시키는 제3-2상태로 스위칭되는 것을 특징으로 하고,
    상기 제1스위칭 유닛, 제2스위칭 유닛 및 제3스위칭 유닛은, 광 투과 조건이 상이한 제1영역 및 제2영역을 원주를 따라 번갈아 포함하는 회전 휠 구조로 형성되며,
    제1스위칭 유닛, 제2스위칭 유닛 및 제3스위칭 유닛의 회전속도와 상기 제1영역 및 상기 제2영역 비율을 기반으로 생성되는 합성영상 유형을 설정하는 것을 특징으로 하는 의료 내시경용 광학 모듈.
    
13. 제12항에 있어서,
    상기 의료 내시경용 광학 모듈은 상기 제2스위칭 유닛과 상기 제3스위칭 유닛의 사이에 배치되는 스캐너를 더 포함하고,
    상기 제2-2상태에서 상기 제3광원의 광은 상기 스캐너를 경유하여 상기 제3이미지 센서로 입사하는 것을 특징으로 하는 의료 내시경용 광학 모듈.
    
14. 제12항에 있어서,
    상기 제2스위칭 유닛의 구동 주기는 상기 제1스위칭 유닛의 구동 주기의 2배 이상이며, 상기 제3스위칭 유닛의 구동 주기는 상기 제2스위칭 유닛의 구동 주기의 2배 이상인 것을 특징으로 하는 의료 내시경용 광학 모듈.
    
15. 제12항에 있어서,
    상기 제1스위칭 유닛은 상기 제1-1상태를 유지하거나, 상기 제1-2상태를 유지하거나, 상기 제1-1상태와 상기 제1-2상태가 교대로 반복되도록 구동하고,
    상기 제2스위칭 유닛은 상기 제2-1상태를 유지하거나, 상기 제2-2상태를 유지하거나, 상기 제2-1상태와 상기 제2-2상태가 교대로 반복되도록 구동하고,
    상기 제3스위칭 유닛은 상기 제3-1상태를 유지하거나, 상기 제3-2상태를 유지하거나, 상기 제3-1상태와 상기 제3-2상태가 교대로 반복되도록 구동하는 것을 특징으로 하는 의료 내시경용 광학 모듈.
    
16. 제4항 내지 제15항 중 어느 한 항의 광학 모듈;
    상기 광학 모듈을 전기적으로 제어하고, 상기 광학 모듈에서 발생한 전자 신호를 디스플레이하는 컴퓨터 모듈; 및
    상기 광학 모듈과 광학적으로 연결되는 대물 렌즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 내시경 시스템.
    
17. 제4항 내지 제15항 중 어느 한 항의 광학 모듈;
    상기 광학 모듈을 전기적으로 제어하고, 상기 광학 모듈에서 발생한 전자 신호를 디스플레이하는 컴퓨터 모듈; 및
    상기 광학 모듈과 생체 조직을 광학적으로 연결하는 케이블을 포함하는 것을 특징으로 하는 의료 내시경 시스템.

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