KR101038292B1 - A optical system for laparoscope has a light intensity loss prevention function - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: An optical system for a laparoscope with a light intensity loss preventing function is provided to prevent a light loss due to transmission of light from a beam splitter by forming a light shielding unit in the center of an optical fiber. CONSTITUTION: An optical fiber(320) is installed on the front side of a light source(310). The optical fiber includes a light shielding unit(322) and an optical fiber unit(321). A lighting lens(330) concentrates light through the optical fiber and transmits the concentrated light to a beam splitter(343) formed in a relay lens unit(340). The beam splitter has a light transmitting unit and a light reflecting unit and has the same shape as the optical fiber unit.

Description

광량손실방지기능을 갖는 복강경용 광학계{A optical system for laparoscope has a light intensity loss prevention function}A optical system for laparoscope has a light intensity loss prevention function

본 발명은 복강경용 광학계에 관한 것으로, 특히 광원으로부터 출사되는 광을 조명하는 광파이버의 중앙부분에 광차폐부를 형성하여, 광을 투과, 반사시키는 빔스플리터에서 광의 투과로 인한 광량의 손실을 방지하도록 하는 복강경용 광학계에 관한 것이다.The present invention relates to a laparoscopic optical system, and in particular to form a light shield in the central portion of the optical fiber for illuminating the light emitted from the light source, to prevent the loss of light due to the transmission of light in the beam splitter for transmitting and reflecting light It relates to a laparoscope optical system.

일반적으로 병원에서는 환자의 건강 검진 또는 수술 등을 위해 내시경(Endoscope) 또는 복강경(腹腔鏡, laparoscope)을 많이 사용하고 있다. 이러한 복강경에는 물체의 촬영을 위한 광학계가 반드시 적용되고 있다.In general, hospitals use endoscopes or laparoscopes for the medical examination or surgery of patients. In such a laparoscope, an optical system for photographing an object is necessarily applied.

이와 같은 종래의 복강경용 광학계는 도 1에 도시된 바와 같이, 광원(110)으로부터 출사되는 광을 수용하여 조명하는 조명용 광파이버(120)와, 상기 광파이버(120)에 의해 외경부 전체가 둘러싸여진 촬영대상물체(400)에 대한 영상을 결상하는 대물렌즈(130)와, 결상된 상을 전송하는 릴레이렌즈부(140)와, 상기 릴레이렌즈부(140)를 통해 전송되어 조명위치(150)에 결상된 영상을 관측하기 위한 접안렌즈(160)와, 상기 접안렌즈(160)를 통해 관찰자의 눈(170)으로 관측하도록 구성된다.Such a conventional laparoscopic optical system, as shown in Figure 1, the illumination optical fiber 120 for receiving and illuminating the light emitted from the light source 110, and the entire outer diameter portion is surrounded by the optical fiber 120 The objective lens 130 for forming an image of the target object 400, the relay lens unit 140 for transmitting the formed image, and the relay lens unit 140 is transmitted through the image forming in the illumination position 150 The eyepiece 160 for observing the captured image, and the eye of the observer 170 through the eyepiece 160 is configured to observe.

그러나, 이와 같은 종래의 복강경용 광학계(100)는 결상렌즈와 릴레이렌즈부의 렌즈직경을 작게 하고 렌즈 주위에 조명용 광파이버를 형성하기 때문에 복강경 전체의 굵기나 두께가 두꺼워지게 되므로 소형을 추구하는 복강경으로 적합하지 않게 되어 렌즈의 직경을 크게 하기가 어렵고, 이로 인해 광량을 많이 받아들일 수 없어 고해상의 영상을 얻을 수 없는 문제점이 있다.However, the conventional laparoscopic optical system 100 is suitable as a laparoscopic pursuing a small size because the thickness and thickness of the entire laparoscope is thickened because the optical diameter for the optical lens is formed around the lens by reducing the lens diameter of the imaging lens and the relay lens. It is difficult to increase the diameter of the lens, which causes a problem in that a large amount of light cannot be received and a high resolution image cannot be obtained.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 릴레이렌즈 주변에 광파이버를 배치하지 않고 빔스플리터를 적용함으로써 렌즈의 직경을 크게 한, 종래의 또 다른 복강경용 광학계가 있다. In order to solve this problem, there is another conventional laparoscopic optical system in which the diameter of the lens is increased by applying a beam splitter without disposing an optical fiber around the relay lens.

이를 살펴 보면 도 2에 도시된 바와 같이, 광을 생성하는 광원(210)과, 광원(210)으로부터 출사되는 광을 수용하여 조명하는 광파이버(220)와, 상기 광파이버(220)를 통해 조명되는 광을 집광하는 조명렌즈(230)와, 상기 조명렌즈(230)를 통해 집광된 조명광을 반사 또는 투과시키는 빔스플리터(243)를 갖는 제2릴레이렌즈(242)와, 제1릴레이렌즈(241)로 형성되는 릴레이렌즈부(240)와, 상기 릴레이렌즈부(240)의 전방 측에 형성되어 촬영대상물체(400)를 조명하여 획득한 영상을 감지하여 평행하게 결정 또는 보정하는 결상렌즈(250)와, 상기 릴레이렌즈부(240)의 후방 측에 형성되어 후방으로 진행하는 영상을 CCD(270)에 결상시키는 마스터렌즈(260)로 구성된다.2, the light source 210 that generates light, the optical fiber 220 that receives and illuminates the light emitted from the light source 210, and the light that is illuminated through the optical fiber 220. And a second relay lens 242 and a first relay lens 241 having an illumination lens 230 for condensing light, a beam splitter 243 for reflecting or transmitting the illumination light focused through the illumination lens 230. A relay lens unit 240 formed on the front side of the relay lens unit 240, and an imaging lens 250 that detects and acquires an image acquired by illuminating the object to be photographed 400, and determines or corrects them in parallel; The master lens 260 is formed on the rear side of the relay lens unit 240 to form an image traveling backward.

그러나, 이러한 구성 또한 조명렌즈를 통해 빔스플리터로 입사되는 조명광이 촬영대상물체쪽으로 90°직각으로 반사됨과 동시에 직진하여 투과도 이루어지기 때문에 투과되는 광량 만큼의 광손실이 발생하는 문제점 등이 있다.However, such a configuration also has a problem in that light loss incident to the beam splitter through the illumination lens is reflected at a right angle to the photographing object at the same time as the object is photographed at the same time.

이에, 본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 조명용 광파이버의 중앙부분에 광차폐부를 형성하고, 빔스플리터의 사면에는 광투과부와 광반사부 등을 형성함으로써, 상기 광파이버를 통과하여 빔스플리터로 진행하는 조명광의 광량 손실을 방지하고 선명한 영상을 얻을 수 있도록 하는 복강경용 광학계를 제공하는 것이다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, an object of the present invention is to form a light shielding portion in the central portion of the optical fiber for illumination, and by forming a light transmitting portion and a light reflection portion on the slope of the beam splitter, The present invention provides a laparoscope optical system that prevents light loss of illumination light passing through an optical fiber to a beam splitter and obtains a clear image.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 광원과, 광파이버와, 조명렌즈와, 빔스플리터를 갖는 릴레이렌즈와, 결상렌즈와, 조리개를 형성한 마스터렌즈와, CCD를 포함하여 이루어지는 복강경용 광학계에 있어서, 상기 광파이버는 광이 입사되는 입사면과 출사되는 출사면이 상호 다른 직경으로 형성되고, 단면으로 볼 때 중심부분에는 광섬유가 형성되지 않아 광의 진행을 가려 막는 광차폐부가 형성되고, 상기 광차폐부를 기준으로 양측으로는 광섬유부가 형성되어, 상기 빔스플리터로 입사되는 조명광의 광량 손실을 방지하도록 하는 것을 특징으로 한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a laparoscopic optical system comprising a light source, an optical fiber, an illumination lens, a relay lens having a beam splitter, an imaging lens, a master lens having an aperture, and a CCD. In the optical fiber, the light entering part and the light exiting part are formed to have different diameters, and the optical fiber is not formed in the center portion of the optical fiber, so that an optical shield is formed to block the progress of the light. An optical fiber part is formed at both sides based on the reference, so as to prevent light loss of the illumination light incident to the beam splitter.

상기 빔스플리터는 대각단면의 중심부분으로 광투과부가 형성되고, 상기 광투과부를 제외한 바깥 부분 전체가 광반사부로 형성되거나, 또는 대각단면의 중심부분으로 광투과부가 형성되고, 상기 광투과부의 양측으로는 광반사부가 형성되며, 상기 광투과부와 광반사부를 제외한 바깥부분은 광차폐부 혹은 광산란부로 형성되는 것을 특징으로 한다.The beam splitter has a light transmitting portion formed at a central portion of the diagonal cross section, and the entire outer portion except the light transmitting portion is formed at a light reflecting portion, or a light transmitting portion is formed at a central portion of the diagonal cross section, and is provided to both sides of the light transmitting portion. The light reflecting portion is formed, and the outer portion except the light transmitting portion and the light reflecting portion is characterized in that it is formed as a light shielding portion or a light scattering portion.

상기 조명렌즈는 배율이 1배로 형성되거나, 또는 보다 많은 광량을 확보하기 위하여 다른 배율로 형성되는 것을 특징으로 한다.The illumination lens is characterized by being formed at a magnification of 1 times or at other magnifications in order to secure more light quantity.

상기 광파이버는 광차폐부가 입사면에는 형성되지 않고, 출사면에만 형성되는 것을 특징으로 한다.The optical fiber is characterized in that the light shield is not formed on the entrance face, but only on the exit face.

상기 빔스플리터는 광투과부와 광반사부를 제외한 바깥부분이 광차폐부 혹은 광산란부로 형성될 경우, 상기 광투과부와 광반사부는 상기 광파이버의 단면과 동일한 모양으로 형성되는 것을 특징으로 한다.The beam splitter may be formed in the same shape as the cross section of the optical fiber when the outer part except the light transmitting part and the light reflecting part is formed as a light shielding part or a light scattering part.

상기 광파이버의 출사면은 입사면 보다 광차폐부가 형성된 면적만큼 큰 직경을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 한다.The exit surface of the optical fiber is formed to have a diameter larger than the area where the light shielding portion is formed than the entrance surface.

상기 광파이버의 직경은 상기 광반사부와 동일한 크기로 형성되거나, 또는 광반사부 보다 다소 크게 형성되는 것을 특징으로 한다.The diameter of the optical fiber is characterized in that it is formed in the same size as the light reflection portion, or is formed somewhat larger than the light reflection portion.

상기 광투과부와 광반사부는 사각형과 반원형으로 형성되거나, 또는 타원형이 동심타원을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 한다.The light transmitting part and the light reflecting part may be formed in a quadrangular shape and a semicircular shape, or may have an elliptical shape forming a concentric ellipse.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 중앙부분에 광차폐부를 형성한 광파이버와, 사면에 광투과부와 광반사부를 형성한 빔스플리터에 의해, 빔스플리터로 입사되는 조명광의 투과로 인한 광손실을 방지하여 광효율을 100% 얻을 수 있도록 함으로써, 선명한 영상을 얻을 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, an optical fiber having a light shielding portion formed at a central portion thereof and a beam splitter having a light transmitting portion and a light reflecting portion formed on a slope thereof prevent light loss due to transmission of illumination light incident on the beam splitter. By obtaining a 100%, there is an effect that can obtain a clear image.

도 1은 렌즈 주위에 광파이버를 형성한 종래 복강경용 광학계의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 파이버를 적용하지 않고 동축조명하는 종래 복강경용 광학계의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광량손실방지기능을 갖는 입체복강경용 광학계의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 광파이버의 출사 단면 상태를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 빔스플리터의 대각단면(사면)을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 입체복강경용 광학계의 광로를 시뮬레이션한 사시 상태를 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 2차원 복강경용 광학계의 전체 구성을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 도 7에 적용되는 광파이버의 출사 단면 상태를 나타낸 도면이다.
도 9는 도 7에 적용되는 빔스플리터의 대각단면(사면)을 나타낸 도면이다.1 is a view schematically showing the overall configuration of a conventional laparoscopic optical system in which an optical fiber is formed around a lens.
2 is a view schematically showing the overall configuration of a conventional laparoscopic optical system that is coaxial illumination without applying a fiber.
3 is a view schematically showing the overall configuration of an optical system for a stereoscopic laparoscope having a light loss prevention function according to a preferred embodiment of the present invention.
4 is a view showing an exit cross-sectional state of the optical fiber according to a preferred embodiment of the present invention.
5 is a view showing a diagonal cross section (slope) of the beam splitter according to the preferred embodiment of the present invention.
6 is a view showing a perspective state simulating the optical path of the three-dimensional laparoscope optical system according to a preferred embodiment of the present invention.
7 is a view schematically showing the overall configuration of a two-dimensional laparoscopic optical system according to another embodiment of the present invention.
8 is a view illustrating an emission cross-sectional state of the optical fiber applied to FIG. 7.
FIG. 9 is a diagram illustrating a diagonal cross section (slope) of the beam splitter applied to FIG. 7.

이하, 본 발명에 따른 복강경용 광학계의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.Hereinafter, a preferred embodiment of the laparoscopic optical system according to the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

여기서, 하기의 모든 도면에서 동일한 기능을 갖는 구성요소는 동일한 참조부호를 사용하여 반복적인 설명은 생략하며 아울러, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 것으로서, 이것은 고유의 통용되는 의미로 해석되어야 함을 명시한다.Here, the components having the same function in all the following drawings are omitted by repeated reference to the same reference numerals, and the following terms are defined in consideration of the functions in the present invention, which is a unique commonly used meaning It should be interpreted as.

도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 복강경용 광학계(300)는, 광파이버(320)와, 조명렌즈(330)와, 릴레이렌즈부(340) 및, 마스터렌즈(360)로 대별되어 이루어진다.3 to 6, the laparoscopic optical system 300 of the present invention is roughly divided into an optical fiber 320, an illumination lens 330, a relay lens unit 340, and a master lens 360. Is done.

상기 광파이버(320)는 광원(310)의 전방 일측에 설치되어, 광원(310)으로부터 출사되는 광을 손실없이 조명하기 위한 것으로서, 광이 입사되는 입사면과 출사되는 출사면이 상호 다른 직경으로 형성되고, 단면으로 볼 때 중심부분에는 광섬유가 형성되지 않도록 하여 광의 진행을 가려 막아 덮은 부분 즉, 일정한 공간이 외부의 전기, 자기, 조명 따위의 영향을 받지 않도록 된 광차폐부(光遮蔽部)(322)가 형성되고 상기 광차폐부(322)를 기준으로 양측으로는 광을 조명하기 위한 광섬유가 밀집된 광섬유부(321)가 형성된다.The optical fiber 320 is installed on one side of the front of the light source 310 to illuminate the light emitted from the light source 310 without loss, and the incident surface to which the light is incident and the exit surface to which the light is emitted are formed to have different diameters. In the cross-sectional view, the optical shield is formed so that the optical fiber is not formed in the central portion so that the light is blocked to cover the progress of the light, that is, the predetermined space is not affected by external electricity, magnetism, and lighting. ) Is formed, and the optical fiber portion 321 is formed in which the optical fiber for illuminating light is concentrated on both sides of the light shielding portion 322.

여기서, 상기 광차폐부(322)는 광파이버(320)의 입사면에는 형성되지 않고, 출사면에만 형성되는 것이 바람직하다. 이에 따라, 광차폐부(322)가 형성되는 출사면의 직경은 광차폐부(322)가 형성된 면적 만큼 입사면의 직경 보다 크게 형성되어 광원(310)으로부터 출사되는 광을 보다 효율적으로 조명할 수 있게 된다.Here, the light shield 322 is not formed on the incident surface of the optical fiber 320, it is preferably formed only on the exit surface. Accordingly, the diameter of the emission surface on which the light shielding portion 322 is formed is larger than the diameter of the entrance surface by the area where the light shielding portion 322 is formed, so that the light emitted from the light source 310 can be more efficiently illuminated. .

상기 광차폐부(322)로는 광원(310)으로부터 출사되는 광이 차폐되어 조명되지 못하고, 양측으로 형성된 광섬유부(321)를 통해서만 광이 조명되게 된다.Light emitted from the light source 310 is not shielded and illuminated by the light shielding part 322, and light is only illuminated through the optical fiber part 321 formed at both sides.

상기 광차폐부(322)는 직사각형을 이루도록 형성되고, 상기 광섬유부(321)는 개략 반원형이 양쪽으로 배치되어 타원형을 이루도록 형성되어 있지만, 이러한 형태는 필요에 따라 타원형이 조합되어 동심타원형을 이루거나, 다각형, 사각형, 원형 또는 이들의 조합한 것과 같이 다양한 형태로 형성될 수 있다.The light shielding portion 322 is formed to form a rectangle, the optical fiber portion 321 is formed so as to form a semi-circular roughly arranged on both sides to form an ellipse, such a shape is a combination of ovals as necessary to form a concentric ellipse, It may be formed in various shapes such as polygons, squares, circles, or a combination thereof.

또, 상기 광파이버(320)는 전체 외형이 다수의 광섬유가 다발져 개략 원기둥형을 이루도록 형성되고, 직경은 다양한 사이즈로 형성될 수 있으나, 직경이 과도하게 크면 복강경으로 적합하지 않은 사이즈를 이루게 되고, 과도하게 작으면 필요한 광량을 원활하게 조명할 수 없게 되므로, 4mm∼20mm 범위 내에서 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the optical fiber 320 is formed so that a plurality of optical fibers in the overall appearance to form a rough cylindrical shape, the diameter may be formed in a variety of sizes, but if the diameter is excessively large to form a size that is not suitable for laparoscopic, When excessively small, since the required amount of light cannot be smoothly illuminated, it is preferably formed within the range of 4 mm to 20 mm.

상기 조명렌즈(330)는, 상기 광파이버(320)의 일단 전방 측에 설치되어, 광파이버(320)를 통해 조명되는 광을 집광하여 상기 릴레이렌즈부(340)의 내부에 형성된 빔스플리터(343)로 전송하는 역할을 한다.The illumination lens 330 is installed at one front side of the optical fiber 320 to collect light illuminated through the optical fiber 320 to a beam splitter 343 formed inside the relay lens unit 340. It serves to transmit.

상기 조명렌즈(330)는 렌즈의 배율을 1배로 결상하는 것이 바람직하나, 필요에 따라 즉, 보다 많은 광량을 확보하기 위하여서는 다른 배율로 결상한다.Preferably, the illumination lens 330 forms an image at a magnification of 1 ×, but if necessary, in order to secure more light, the image is formed at another magnification.

즉, 상기 광파이버(320)의 직경이 예컨대, 6.4mm일 경우, 조명렌즈(330)의 직경 또한 6.4mm로 동일한 형상을 이루도록 설계하거나, 보다 많은 광량을 확보하기 위하여 상기 광파이버(320)의 직경을 12.8mm로 형성한다면 상기 조명렌즈(330)는 1/2 축소광학계로 설계하여 사용할 수도 있다.That is, when the diameter of the optical fiber 320 is, for example, 6.4mm, the diameter of the illumination lens 330 is also designed to achieve the same shape as 6.4mm, or to increase the amount of light to increase the diameter of the optical fiber 320 If formed to 12.8mm, the illumination lens 330 may be designed and used as a half reduction optical system.

상기 릴레이렌즈부(340)는, 촬영대상물체(400)를 조명하여 획득된 영상을 감지하여 평행하게 결정 또는 보정이 용이하도록 하는 결상렌즈(350)의 후방 일측에 소정의 간격을 두고 배치되어 진행하는 촬영대상물체(400)의 영상을 1배로 평행으로 전송하도록 제1릴레이렌즈(341) 및, 제2릴레이렌즈(342)와 같이 복수의 렌즈로 형성된다. The relay lens unit 340 is disposed at a predetermined interval on the rear side of the imaging lens 350 so as to easily detect or correct an image obtained by illuminating the photographing object 400 and to make parallel determination or correction. A plurality of lenses, such as the first relay lens 341 and the second relay lens 342, are formed to transmit an image of the photographing target object 400 in parallel by one-fold.

또, 본 발명에서는 릴레이렌즈부(340)를 제1릴레이렌즈(341)와, 제2릴레이렌즈(342)로 형성하였으나, 필요에 따라서는 렌즈의 수를 더하거나 감하여 전체 광학계의 길이를 조정할 수 있다.In addition, although the relay lens unit 340 is formed of the first relay lens 341 and the second relay lens 342 in the present invention, the length of the entire optical system can be adjusted by adding or subtracting the number of lenses as necessary. .

그리고, 상기 제2릴레이렌즈(342)의 내측으로는 빛을 두 개 이상의 이미지로 쪼개도록 사용되는 반사경 장치인 빔 스플리터(beam splitter)(343)가 형성된다.A beam splitter 343, which is a reflector device used to split light into two or more images, is formed inside the second relay lens 342.

상기 빔스플리터(343)는 도 5에 도시된 바와 같이 대각단면(사면)의 중심부로 광 투과부(343b)가 형성되고, 상기 광투과부(343b)를 기준으로 양쪽으로는 광반사부(343a)가 형성된다.As shown in FIG. 5, the beam splitter 343 has a light transmitting portion 343b formed at the center of the diagonal cross section (slope), and the light reflecting portion 343a is formed on both sides of the light transmitting portion 343b. Is formed.

즉, 상기 광투과부(343b)를 제외한 바깥부분 전체를 광반사부(343a)로 형성한다.That is, the entire outer portion except the light transmitting portion 343b is formed as the light reflection portion 343a.

여기서, 상기 광반사부(343a)는 반사코팅층을 형성하는 것이 바람직하나, 확실하고 원활한 광반사를 이룰 수 있는 것이라면 다양하게 형성할 수 있다.Here, the light reflecting portion 343a is preferably formed a reflective coating layer, but may be variously formed as long as it can achieve a reliable and smooth light reflection.

또, 상기 빔스플리터(343)는, 대각단면(사면)의 중심부로 광투과부(343b)와 광반사부(343a)를 형성하고, 상기 광투과부(343b)와 광반사부(343a)를 제외한 바깥부분은 광차폐부 혹은 광산란부(343c)로 형성할 수도 있다.In addition, the beam splitter 343 forms a light transmitting portion 343b and a light reflecting portion 343a at the center of the diagonal cross section (slope), except for the light transmitting portion 343b and the light reflecting portion 343a. The part may be formed by the light shielding part or the light scattering part 343c.

여기서, 상기 광투과부(343b)와 광반사부(343a)를 제외한 바깥부분이 광차폐부 혹은 광산란부(343c)로 형성되는 빔스플리터(343)는 광투과부(343b)와, 광반사부(343a)가 상기 광파이버(320)의 단면 즉, 직사각형을 이루는 광차폐부(322)와 개략 반원형을 이루는 광섬유부(321)와 동일하거나 유사하게 직사각형과 반원형 또는 직사각형과 반타원형의 모양으로 형성되는 것이 바람직하다.Here, the beam splitter 343 having an outer portion except the light transmitting part 343b and the light reflecting part 343a as a light shielding part or a light scattering part 343c includes a light transmitting part 343b and a light reflecting part 343a. It is preferable that the cross section of the optical fiber 320, that is, rectangular or semi-circular or rectangular and semi-elliptical in shape similar to or similar to the optical shield 321 forming a semi-circular shape with the light shielding portion 322 forming a rectangular shape.

즉, 상기 광파이버(320)의 광차폐부(322)와 광섬유부(321)의 형태가 사각형 등으로 바뀐다면 상기 빔스플리터(343)의 광투과부(343b)와 광반사부(343a) 또한 광차폐부(322)와 광섬유부(321)의 형태와 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. That is, when the shape of the light shielding portion 322 and the optical fiber portion 321 of the optical fiber 320 is changed into a quadrangle or the like, the light transmitting portion 343b and the light reflecting portion 343a of the beam splitter 343 may also have a light shielding portion ( 322 and the optical fiber portion 321 is preferably formed in the same manner.

이에 따라, 상기 광파이버(320)를 통해 조명되는 조명광은 광섬유부(321)에 의해 상기 빔스플리터(343)의 광반사부(343a)로 입사됨과 동시에 반사하여 전방으로 진행하고, 광차폐부(322)에 의해서는 광이 차폐(가려 막힘)되므로, 상기 빔스플리터(343)의 광투과부(343b)로는 광이 진행되지 않도록 조명되므로, 버리는 광이 없어져 광량의 손실 없이 100% 결상렌즈(350)를 통해 촬영대상물체(400)를 조명할 수 있다.Accordingly, the illumination light illuminated through the optical fiber 320 is incident by the optical fiber unit 321 into the light reflecting portion 343a of the beam splitter 343 and at the same time reflected and proceeds forward, the light shielding portion 322 Since the light is shielded (obscured) by the light, the light is transmitted to the light transmitting portion 343b of the beam splitter 343 so that the light does not proceed, there is no discarded light through the 100% imaging lens 350 without loss of light The object to be photographed 400 may be illuminated.

그러나, 상기 광파이버(320)에 광차폐부(322)를 형성하지 않는다면 조명광은 광파이버(320) 전체를 통해 빔스플리터(343)로 입사되어 광반사부(343a)와 광투과부(343b)로 동시에 반사 및 투과되므로 투과되는 50% 만큼의 광량 손실이 발생하게 된다. However, if the light shielding portion 322 is not formed in the optical fiber 320, the illumination light is incident on the beam splitter 343 through the entire optical fiber 320 and simultaneously reflected and reflected to the light reflecting portion 343a and the light transmitting portion 343b. As it is transmitted, the amount of light lost by 50% is transmitted.

그리고, 상기 촬영대상물체(400)를 조명한 후에는, 상기 촬영대상물체(400)의 한점에서 출사한 영상(광선)은 결상렌즈(350)에 의해 결상되고, 상기 제1릴레이렌즈(341)와 제2릴레이렌즈(342)를 갖는 릴레이렌즈부(340)를 통해 후방에 위치하는 마스터렌즈(360)로 평행하게 전달된 후, CCD(370)로 결상된다. In addition, after illuminating the object to be photographed 400, an image (ray) emitted from one point of the object to be photographed is imaged by an imaging lens 350, and the first relay lens 341. And parallel to the master lens 360 positioned rearward through the relay lens unit 340 having the second relay lens 342, and then imaged by the CCD 370.

이때, 상기 제2릴레이렌즈(342) 내부에 형성된 빔 스플리터(343)를 통해 전달되는 영상은 광투과부(343b)를 통해 100% 투과하여 마스터렌즈(360)로 전달된 후 CCD(370)에 결상된다.In this case, the image transmitted through the beam splitter 343 formed in the second relay lens 342 is 100% transmitted through the light transmitting unit 343b and transferred to the master lens 360 to form an image on the CCD 370. do.

즉, 상기 광원(310)에서 출사된 광은 광파이버(320)를 통해 조명되어 빔스플리터(343)의 광투과부(343b)에서는 투과되지 않고, 광반사부(343a)에서 반사만되어 전방으로 진행한 후, 촬영대상물체(400)를 조명하여 얻은 영상을 릴레이렌즈부(240)를 통해 다시 반대 즉, 후방으로 평행하게 전달시에는 빔스플리터(343)의 광투과부(343b)를 투과하여 마스터렌즈(360)를 거쳐 CCD(370)에 결상된다. That is, the light emitted from the light source 310 is illuminated through the optical fiber 320 and is not transmitted through the light transmitting part 343b of the beam splitter 343, but is reflected by the light reflecting part 343a and proceeds forward. Afterwards, when the image obtained by illuminating the object to be photographed 400 is transmitted again through the relay lens unit 240, that is, in parallel to the rear side, the image is transmitted through the light transmitting unit 343b of the beam splitter 343 to the master lens ( It is imaged on the CCD 370 via 360.

여기서, 상기 마스터렌즈(360)에는 조리개(361)가 형성되어 영상을 투과시켜 CCD(370)에 결상되도록 하는데, 입체영상을 구현하고자 할 경우에는 진행하는 영상을 시분할적으로 투과시키도록 구성된다.In this case, an aperture 361 is formed in the master lens 360 to transmit an image to form an image on the CCD 370. When a stereoscopic image is to be implemented, the image is time-divisionally transmitted.

또, 상기 조리개(361)는 입체영상을 보다 확실하고 용이하게 구현하기 위해, 회전중 좌우 영상을 하나씩 시분할적으로 교대로 진입시켜 투과되도록 하는 회전원판 또는 액정셔터로 형성되는 것이 바람직하다.In addition, the diaphragm 361 is preferably formed of a rotating disc or a liquid crystal shutter that allows the left and right images to rotate in time-divisionally and one by one in order to transmit a stereoscopic image more reliably and easily.

그리고, 상기 조리개(361)는 모터(미도시)에 의해 필요시 회전하고 평상시에는 고정되는 투과공(미도시)을 갖는 제 1 마스크(미도시)와, 상기 제 1 마스크의 일측으로 근접하여 진행하는 영상을 시분할적으로 투과시키도록 다수의 투과공을 갖는 제 2 마스크(미도시)로 형성된다.In addition, the diaphragm 361 proceeds in close proximity to a first mask (not shown) having a transmission hole (not shown) that is rotated as necessary by a motor (not shown) and is normally fixed. And a second mask (not shown) having a plurality of transmission holes to time-divisionally transmit an image.

이와 같이 구성된 상기 조리개(361)는 상기 제 2 마스크가 모터에 의해 회전시, 상기제 1 마스크와 제 2 마스크의 투과공이 일치되는 부분으로 영상이 시분할적으로 투과에 의해서만 진행하게 되므로, 영상의 반사로 인한 굴절 현상이 발생하지 않게 되어 영상이 이동(shift)없이 CCD(Charge-Coupled Device)(370)에 바르고 선명하게 맺히게 한다.The diaphragm 361 configured as described above is a portion where the transmission holes of the first mask and the second mask coincide with each other when the second mask is rotated by a motor, so that the image is time-divisionally transmitted only by transmission. Due to the refraction phenomenon does not occur, the image is applied to the charge-coupled device (CCD) 370 without any shift (shift) and is clearly formed.

또, 상기 빔스플리터(343)는 상기 광파이버(320)의 광섬유부(321)와 동일한 모양으로 형성되는 것이 바람직하고, 반사면인 대각단면은 가로와 세로의 직경이 예컨대, 6.4mm일 경우 대각의 직경은 9.05mm(6.4mm×1.414mm)이므로, 광반사부(343a)의 가로 직경은 6.4mm, 세로 직경은 9.05mm로 하면 되지만 실제는 설계 영역, 6.4mm / 9.05mm 보다 10% 정도 크게 하는 것이 좋다. 이에 따라, 입사되는 조명광을 보다 효율적으로 투과 또는 반사시켜 전송할 수 있게 된다.In addition, the beam splitter 343 is preferably formed in the same shape as the optical fiber portion 321 of the optical fiber 320, and the diagonal cross section, which is a reflective surface, is diagonal when the horizontal and vertical diameters are, for example, 6.4 mm. Since the diameter is 9.05mm (6.4mm × 1.414mm), the transverse diameter of the light reflection portion 343a should be 6.4mm and the vertical diameter should be 9.05mm, but in reality it is about 10% larger than the design area, 6.4mm / 9.05mm. It is good. Accordingly, the incident illumination light can be transmitted or reflected more efficiently.

또한, 상기 광파이버(320)의 직경은 빔스플리터(343)의 광반사부(343a)와 동일한 크기로 형성하거나 또는 다소 크게 형성하는 것이 좋다. In addition, the diameter of the optical fiber 320 is preferably formed to be the same size or somewhat larger than the light reflecting portion 343a of the beam splitter 343.

이와 같이 본 발명에서는 광파이버(320)의 중앙부분에 광차폐부(322)를 형성함으로써, 광파이버(320)를 통해 조명된 광은 빔스플리터(343)의 광투과부(343a)로 투과되지 않고 반사 진행하므로, 투과로 인한 광량의 손실을 방지할 수 있어 선명한 영상을 획득할 수 있다.As described above, in the present invention, the light shielding portion 322 is formed at the central portion of the optical fiber 320, so that the light illuminated through the optical fiber 320 does not transmit to the light transmitting portion 343a of the beam splitter 343, and thus reflects the light. In addition, it is possible to prevent the loss of the amount of light due to transmission can obtain a clear image.

즉, 아래 참고도 1에 도시된 바와 같이, 중앙부분에 광차폐부를 형성한 광파이버와 배율을 1배로 한 조명렌즈를 통해 조명된 광선을 시뮬레이션 한 결과 빔스플리터 영역에서 광선이 중앙을 기준으로 양측으로 분포됨을 알 수 있다.That is, as shown in FIG. 1 below, as a result of simulating the light rays illuminated through the optical fiber having the light shielding portion in the center portion and the illumination lens with the magnification of 1 times, the light beams are moved to both sides of the center in the beam splitter region. It can be seen that it is distributed.

참고도 1Reference diagram 1

Figure 112010021451738-pat00001
Figure 112010021451738-pat00001

또, 참고도 2에 도시된 바와 같이, 상기 빔스플리터 영역에서 광선이 중앙을 기준으로 양측으로 분포되는 것과는 달리 촬영대상물체 영역에서는 광선이 원형으로 넓게 분포되어 있음을 알 수 있다.In addition, as shown in FIG. 2, it can be seen that the light beam is distributed in a circular shape in the object to be photographed area, unlike the light beam is distributed to both sides of the center in the beam splitter region.

참고도 2
Reference diagram 2

Figure 112010021451738-pat00002

Figure 112010021451738-pat00002

상기와 같이 구성된 본 발명의 작용 상태를 설명하면 다음과 같다.The operation state of the present invention having the above-described structure will now be described.

먼저, 본 발명에 따른 광학계가 제공된 복강경을 이용하여 촬영대상물체(400)를 촬영하게 되면, 광원(310)에서 출사된 광이 광파이버(320)를 통해 조명된다.First, when the imaging object 400 is photographed using the laparoscope provided with the optical system according to the present invention, the light emitted from the light source 310 is illuminated through the optical fiber 320.

이때, 상기 광파이버(320)의 광차폐부(322)로는 광이 차폐되어 조명되지 못하고, 양측으로 형성된 광섬유부(321)를 통해서만 출사되는 광이 조명되게 된다.At this time, the light is shielded by the light shielding portion 322 of the optical fiber 320 is not illuminated, the light emitted only through the optical fiber portion 321 formed on both sides is illuminated.

상기 광파이버(320)를 통해 조명된 광은 조명렌즈(330)를 통해 집광되어 릴레이렌즈부(340)의 제2릴레이렌즈(342)에 형성된 빔스플리터(343)로 입사된다.Light illuminated through the optical fiber 320 is collected through the illumination lens 330 and is incident on the beam splitter 343 formed in the second relay lens 342 of the relay lens unit 340.

상기 빔스플리터(343)로 진행한 조명광은 상기 광파이버(320)의 광차폐부(322)의 형성에 의해, 광투과부(343b)로는 광이 투과 진행하지 못하고, 광반사부(343a)에서 100% 반사되어 전방으로 진행하게 된다. 이에 따라, 투과로 인한 광량 손실을 방지할 수 있게 된다.Illumination light traveling to the beam splitter 343 is reflected by the light shielding portion 322 of the optical fiber 320 so that light does not pass through the light transmitting portion 343b and is reflected by the light reflecting portion 343a. It will go forward. Accordingly, it is possible to prevent the loss of light amount due to transmission.

계속해서, 상기 빔스플리터(343)에 의해 반사된 조명광은 제2릴레이렌즈(342)의 전방으로 진행하여 제1릴레이렌즈(341)와 결상렌즈(350)를 통해 촬영대상물체(400)를 조명하게 된다.Subsequently, the illumination light reflected by the beam splitter 343 travels forward of the second relay lens 342 to illuminate the photographing target object 400 through the first relay lens 341 and the imaging lens 350. Done.

그리고, 촬영대상물체(400)를 조명함에 따라, 촬영대상물체(400)의 한점에서 는 촬영대상물체(400)의 영상이 결상렌즈(350)에 의해 결상되고, 상기 제1릴레이렌즈(341)와 제2릴레이렌즈(342)를 갖는 릴레이렌즈부(340)를 통해 다시 후방으로 평행하게 진행된다.As the object to be photographed is illuminated, at one point of the object to be photographed, an image of the object to be photographed is imaged by an imaging lens 350, and the first relay lens 341 is formed. And parallel to the rear through the relay lens unit 340 having the second relay lens 342.

이때, 상기와 같이 후방으로 진행하는 영상은 제2릴레이렌즈(342)에 형성된 빔스플리터(343)의 광투과부(343b)를 100% 투과하여 마스터렌즈(360)로 입사된다.In this case, the image proceeding backward as described above is incident to the master lens 360 by transmitting 100% of the light transmitting portion 343b of the beam splitter 343 formed in the second relay lens 342.

상기 마스터렌즈(360)로 입사된 영상은 조리개(361)에 의해 시분할적으로 투과 진행하여 CCD(370)에 바르고 선명하게 결상된다.The image incident on the master lens 360 is time-divisionally transmitted by the diaphragm 361 to be applied to the CCD 370 and imaged clearly.

따라서, 이러한 구성의 입체복강경용 광학계(300)는 조명광의 손실 염려가 없어 보다 뛰어난 입체영상을 얻을 수 있는 것이다.Therefore, the stereoscopic laparoscope optical system 300 having such a configuration can obtain a superior stereoscopic image without fear of loss of illumination light.

한편, 도 7 내지 도 9는 본 발명에 따른 다른 실시 예를 나타낸 도면으로서, 이는 상기 마스터렌즈(360)에 조리개를 형성하지 않거나, 조리개를 형성하더라도 좌우 영상을 시분할적으로 투과시키지 않도록 함과 동시에 광파이버(320)의 광차폐부(322)와 광섬유부(321) 및 빔스플리터(343)의 광투과부(343b)와 광반사부(343a)를 큰타원과 작은타원이 동심타원을 이루도록 형성함으로써, 입체영상이 아닌 2차원 영상을 구현하는 복강경 또는 귀, 코, 입 등에 사용되는 경성내시경에 사용될 수 있는 것이다.Meanwhile, FIGS. 7 to 9 are views showing another embodiment according to the present invention, which does not form an aperture in the master lens 360 or prevents time division of the left and right images in time division even when an aperture is formed. The light shielding portion 322 of the optical fiber 320, the optical fiber portion 321, and the light transmitting portion 343b and the light reflecting portion 343a of the beam splitter 343 are formed so that a large ellipse and a small ellipse form concentric ellipses. It can be used in laparoscopic or hard endoscope used in the ear, nose, mouth, etc. to implement a two-dimensional image rather than an image.

이때, 상기 광파이버(320)의 경우 도 8에 도시된 바와 같이, 중앙부분에는 작은 원형의 광차폐부(322)가 형성되고, 광차폐부(322)의 외측으로는 큰 원형의 광섬유부(321)가 형성되어 동심원을 이루며, 상기 빔스플리터(343)의 경우에는, 상기 광파이버(320)의 광차폐부(322)와 광섬유부(321)과 동일하거나 또는 유사하게 도 9에 도시된 바와 같이 중앙부분에 작은 타원형의 광투과부(343b)가 형성되고, 광투과부(343b)의 외측으로는 큰 타원형의 광반사부(343a)가 형성되어 동심타원을 이루는 것이 바람직하다. 이러한 구성에 따라, 2차원 영상을 광손실 없이 용이하게 획득할 수 있는 것이다.In this case, as shown in FIG. 8, in the case of the optical fiber 320, a small circular light shielding portion 322 is formed in the center portion, and a large circular optical fiber portion 321 is formed outside the light shielding portion 322. It is formed to form a concentric circle, in the case of the beam splitter 343, the same as or similar to the light shielding portion 322 and the optical fiber portion 321 of the optical fiber 320 as shown in FIG. It is preferable that an elliptical light transmitting portion 343b is formed, and a large elliptical light reflecting portion 343a is formed outside the light transmitting portion 343b to form a concentric ellipse. According to this configuration, a two-dimensional image can be easily obtained without light loss.

이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시 예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지로 치환, 변형 및 균등한 타 실시 예로의 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit or scope of the invention. And will be apparent to those skilled in the art to which the invention pertains.

300 : 복강경용 광학계 310 : 광원
320 : 광파이버 321 : 광차폐부
322 : 광섬유부 330 : 조명렌즈
340 : 릴레이렌즈부 341 : 제1릴레이렌즈
342 : 제2릴레이렌즈 343 : 빔스플리터
343a : 광투과부 343b : 광반사부
343c : 광산란부(또는 광차폐부) 350 : 결상렌즈
360 : 마스터렌즈 361 : 조리개
370 : CCD(Charge-Coupled Device)300: laparoscopy optical system 310: light source
320: optical fiber 321: light shield
322: optical fiber unit 330: illumination lens
340: relay lens unit 341: the first relay lens
342: second relay lens 343: beam splitter
343a: light transmitting part 343b: light reflecting part
343c: light scattering part (or light shielding part) 350: imaging lens
360: master lens 361: aperture
370: Charge-Coupled Device

Claims (8)

광원과, 광파이버와, 조명렌즈와, 빔스플리터를 갖는 릴레이렌즈와, 결상렌즈와, 조리개를 형성한 마스터렌즈와, CCD를 포함하여 이루어지는 복강경용 광학계에 있어서,
상기 광파이버는 광이 입사되는 입사면과 출사되는 출사면이 상호 다른 직경으로 형성되고, 단면으로 볼 때 중심부분에는 광섬유가 형성되지 않아 광의 진행을 가려 막는 광차폐부가 형성되고, 상기 광차폐부를 기준으로 양측으로는 광섬유부가 형성되어, 상기 빔스플리터로 입사되는 조명광의 광량 손실을 방지하도록 하는 것을 특징으로 하는 광량손실방지기능을 갖는 복강경용 광학계.In a laparoscopic optical system comprising a light source, an optical fiber, an illumination lens, a relay lens having a beam splitter, an imaging lens, a master lens having an aperture, and a CCD,
The optical fiber is formed with a different diameter between the entrance surface and the exit surface to which light is incident, the optical shield is formed in the center portion of the optical fiber is not formed in the center portion to block the progress of the light is formed, based on the light shield Laparoscopic optical system having a light loss prevention function, characterized in that the optical fiber portion is formed on both sides to prevent the light loss of the illumination light incident on the beam splitter. 청구항 1에 있어서, 상기 빔스플리터는 대각단면의 중심부분으로 광투과부가 형성되고, 상기 광투과부를 제외한 바깥 부분 전체가 광반사부로 형성되거나, 또는 대각단면의 중심부분으로 광투과부가 형성되고, 상기 광투과부의 양측으로는 광반사부가 형성되며, 상기 광투과부와 광반사부를 제외한 바깥부분은 광차폐부 혹은 광산란부로 형성되는 것을 특징으로 하는 광량손실 방지기능을 갖는 복강경용 광학계.The method according to claim 1, wherein the beam splitter is a light transmission portion is formed in the center portion of the diagonal cross-section, the entire outer portion except the light transmission portion is formed of a light reflection portion, or a light transmission portion is formed in the center portion of the diagonal cross section, A light reflecting part is formed at both sides of the light transmitting part, and the outer part except the light transmitting part and the light reflecting part is formed as a light shielding part or a light scattering part. 청구항 1에 있어서, 상기 조명렌즈는 배율이 1배로 형성되거나, 또는 보다 많은 광량을 확보하기 위하여 다른 배율로 형성되는 것을 특징으로 하는 광량손실방지기능을 갖는 복강경용 광학계.The optical system for a laparoscope according to claim 1, wherein the illumination lens has a magnification of 1 times, or is formed at a different magnification in order to secure a larger amount of light. 청구항 1에 있어서, 상기 광파이버는 광차폐부가 입사면에는 형성되지 않고, 출사면에만 형성되는 것을 특징으로 하는 광량손실방지기능을 갖는 복강경용 광학계.The optical system for a laparoscope according to claim 1, wherein the optical fiber is not formed on the incident surface but is formed only on the exit surface. 청구항 2에 있어서, 상기 빔스플리터는 광투과부와 광반사부를 제외한 바깥부분이 광차폐부 혹은 광산란부로 형성될 경우, 상기 광투과부와 광반사부는 상기 광파이버의 단면과 동일한 모양으로 형성되는 것을 특징으로 하는 광량손실방지기능을 갖는 복강경용 광학계.The light splitter according to claim 2, wherein when the outer portion of the beam splitter other than the light transmitting part and the light reflecting part is formed as a light shielding part or a light scattering part, the light transmitting part and the light reflecting part are formed in the same shape as the cross section of the optical fiber. Laparoscopic optics with loss prevention. 청구항 1 또는 청구항 4에 있어서, 상기 광파이버의 출사면은 입사면 보다 광차폐부가 형성된 면적만큼 큰 직경을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광량손실방지기능을 갖는 복강경용 광학계.The optical system for a laparoscope according to claim 1 or 4, wherein the exit surface of the optical fiber is formed to have a diameter larger by an area in which the light shielding portion is formed than the entrance surface. 청구항 5에 있어서, 상기 광파이버의 직경은 상기 광반사부와 동일한 크기로 형성되거나, 또는 광반사부 보다 다소 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 광량손실방지기능을 갖는 복강경용 광학계.The optical system for a laparoscope according to claim 5, wherein a diameter of the optical fiber is formed to be the same size as that of the light reflection portion, or is formed somewhat larger than the light reflection portion. 청구항 5에 있어서, 상기 광투과부와 광반사부는 사각형과 반원형으로 형성되거나, 또는 타원형이 동심타원을 이루도록 형성되는 것을 특징으로 하는 광량손실방지기능을 갖는 복강경용 광학계.

The optical system for a laparoscope according to claim 5, wherein the light transmitting part and the light reflecting part are formed in a quadrangular shape and a semicircular shape, or an ellipse forms a concentric ellipse.

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