• 한국광학회지
• /
• 제32권6호
• /
• pp.259-265
• /
• 2021

최근 렌즈 가공 및 측정 기술의 발전에 따라 렌즈의 제작 조립 기술이 개선되었다. 그럼에도 불구하고 렌즈 제작 조립 기술의 상향에 따른 비용 및 제작 기간의 증가, 온도 및 진동 등의 사용 환경 의존도를 해결하지 못해 이에 따른 불안정해지는 성능 등을 극복하지 못하였다. 또한, 초정밀 광학계에서 효과적으로 민감도를 줄이는 방법은 다수의 보상자를 이용하는 방법인데, 특히 내시경 같은 초소형 렌즈의 경우 렌즈 경통 크기 제약으로 인하여 상거리 보상자 이외 추가적인 보상자 사용에 어려움이 있다. 따라서 렌즈 설계에 있어 공차에 대한 렌즈의 민감도를 최소화하는 것은 무엇보다도 중요한 기술인 바 이를 위한 노력이 필요하며, 렌즈 설계 소프트웨어에서도 민감도를 줄일 수 있는 기능들이 추가되는 추세이다. 본 논문에서는 우선 성능이 최적화된 설계를 도출하고, 이 설계의 민감도를 분석하여 민감도가 높은 요소들을 다중 구성(multi-configuration)에 적용한 뒤 다시 최적화함으로써 렌즈 민감도를 최소화하였으며 사례를 들어 다중 구성 방법이 민감도 저감에 매우 효과적임을 보여주었다.

• 전기학회논문지
• /
• 제63권4호
• /
• pp.570-574
• /
• 2014

This paper proposes a wireless digital endoscope with a ultra-wide-angle view. Two key components are implemented to demonstrate the feasibility of the proposed endoscope. First, a ultra-wide-angle lens module with the field of view of 144 degree and F-number of 2.2 is designed and manufactured. Second, a wireless module for a high-speed video transfer is implemented using a USB device server and wireless LAN router. The wireless module can directly transfer a streaming video to a computer with the resolution of 1920x1080, frame rate of 30 fps, and data rate of 53.3 Mbps without an internet connection. Since the wireless module supports two USB devices, two spots can be simultaneously observed using the proposed endoscope.

• 한국광학회지
• /
• 제15권5호
• /
• pp.429-434
• /
• 2004

현재 임상적으로 사용되고 있는 안구내시경은 전체 직경이 1 mm 이하로 제한되어 있고, 그 영상분해능 역시 30∼40 lp/mm로 제약되기 때문에 안구내시경 영상의 질을 판단하는데 있어서 가장 중요한 요소는 영상 분해능이라고 할 수 있다. 본 연구에서는 0.23pitch GRIN 렌즈와 5 $\mu\textrm{m}$ 이하의 마이크로 광섬유를 포함하는 미세 영상가이드를 이용한 새로운 광학적 설계로 고 분해능 안구내시경의 확대 영상을 획득하였고, USAF 분해능 target을 이용하여 기존 안구내시경 영상의 분해능과 비교, 분석하였다.

• 인터넷정보학회논문지
• /
• 제16권1호
• /
• pp.1-8
• /
• 2015

본 논문에서는 초광각 무선 내시경을 제안하고 구현하였다. 내시경은 초광각 카메라 모듈과 무선전송 모듈로 구성된다. 162도의 초광광 렌즈와 이미지 센서 및 카메라 프로세서가 $3{\times}3{\times}9cm3$ 크기의 케이스에 함께 패키지 된다. 무선전송 모듈로 UWB 기반 및 WiFi 기반의 플랫폼을 각각 구현한다. UWB 기반 모듈은 의 고화질 영상을 MJPEG로 압축하여, $2048{\times}1536$ (QXGA)의 해상도에서 15 fps의 속도로 영상을 전송하며, 최대 데이터 전송속도는 41.2 Mbps에 달한다. 구현된 내시경은 의료용 내시경의 화각과 해상도 수준을 가지며, 상용 고성능 WiFi 내시경과 비교할 때 ~3X의 화각과 16X의 해상도를 갖는다. WiFi 기반의 모듈은 $640{\times}480$ (VGA)의 해상도에서 30 fps의 속도로 영상을 스마트 기기로 스트리밍 하며, 최대 1.5 Mbps의 데이터 전송속도를 보여준다. 구현된 모듈은 저가격의 의료용 무선 전자 내시경의 구현 가능성을 보여주며, U-헬스케어, 응급처치, 가정의료, 원격진료 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• Imaging Science in Dentistry
• /
• 제52권2호
• /
• pp.225-230
• /
• 2022

Purpose: This report presents the first known use of a rigid endoscope with augmented reality technology for the removal of an odontogenic cyst that penetrated the maxillary sinus and illustrates its practical use in a patient. Materials and Methods: In the preoperative period, cone-beam computed tomography was performed in a specially designed marker holder frame, and the contours of the cyst and the nearest anatomical formations were segmented in the 3D Slicer program. During the operation, a marker was installed on the patient's head, as well as on the tip of the endoscope, which made it possible to visualize the mass and the movement of the endoscope. The surgical intervention was performed with the support of augmented reality in HoloLens glasses (Microsoft Corporation, Redmond, WA, USA). Results: The use of this technology improved the accuracy of surgical manipulations, reduced operational risks, and shortened the time of surgery and the rehabilitation period. Conclusion: With the help of modern technologies, a navigation system was created that helped to track the position of the endoscope in mixed reality in real time, as well as to fully visualize anatomical formations.

• 한국광학회지
• /
• 제20권6호
• /
• pp.311-318
• /
• 2009

본 논문에서는, 2가지 종류의 광학보정소자에 의해 고차의 구면수차와 상면만곡이 보정된, 서브마이크론 (1.0 ${\mu}m$이하)의 광학 분해능을 갖는 매력적인 실시간 in-vivo 내시현미경을 소개한다. 덧붙여 소개된 내시현미경은 대물렌즈부의 직경이 1 mm인 GRIN (Gradient Index) 렌즈로 구성되어 있기 때문에 최소 침습적인 장점도 갖고 있다.

• 한국광학회지
• /
• 제32권6호
• /
• pp.286-295
• /
• 2021

RGB/NIR CMOS 센서를 사용하여 가시광에서의 정면 시야각과 가시광(RGB) 및 근적외선(near-infrared, NIR)에서의 측면 시야각을 갖는 캡슐 내시경용 개선된 반사굴절식 전방위 광학계(modified catadioptric omnidirectional optical system, MCOOS)를 설계한다. 전방 시야각 내의 영상은 반사굴절식 전방위 광학계(catadioptric omnidirectional optical system, COOS)의 부경 뒤에 배치된 3개의 추가된 렌즈와 COOS의 결상 렌즈계로 구성된 MCOOS의 전방 결상 렌즈계로 결상한다. 측면 영상은 COOS로부터 얻어진다. 이 센서에 대한 가시광과 근적외선에서의 나이퀴스트 주파수는 각각 90 lp/mm와 180 lp/mm이다. 설계 사양에서 전장길이, F-수, 전방과 측면 반화각은 각각 12 mm, 3.5, 70°, 50°-120°로 결정하였다. MCOOS의 COOS에 대한 변조전달함수 0.3에서의 공간주파수, 초점심도, 가시광과 근적외선 영역에서의 공차에 따른 누적 확률은 각각 154 lp/mm, -0.051-+0.052 mm, 99%이다. MCOOS의 정면 결상광학계의 변조전달함수 0.3에서의 공간주파수, 초점 심도, 가시광 영역에서 공차에 따른 누적 확률은 각각 170 lp/mm, -0.035-0.051 mm, 99.9%이다.

• Current Optics and Photonics
• /
• 제7권6호
• /
• pp.755-760
• /
• 2023

In this paper, an illumination optical system that can mitigate the saturation phenomenon in the center of an image (caused by the typical flexible-endoscope illumination system using LEDs with Lambertian light distribution) is designed. When an LED with Lambertian light distribution is used as a light source, the amount of light in the center of the endoscopic illumination system is relatively high, compared to the periphery, causing saturation in the image. Since this phenomenon causes difficulty in detecting the patient's lesion, it is necessary to find a lighting-system design that can alleviate the saturation phenomenon. Therefore, in this paper a lighting system with bat-wing light distribution, which can lower the intensity at the center and secure the maximum amount of light at the maximum light distribution angle, is designed. In addition, to check the performance of the designed lighting system, a simulation of illumination and luminance is conducted for a system using a common aspherical lens with otherwise the same components. As a result, it is confirmed that the lighting system designed in this paper effectively reduces the luminance value at the center and secures more luminance values at the periphery than the familiar lighting system.

• 한국광학회지
• /
• 제19권2호
• /
• pp.87-94
• /
• 2008

공초점 내시 현미경의 경우 살아있는(in vivo) 동물체들의 뇌 속에서의 암세포나 특정 세포를 분석할 수 있으며, 비 침습적으로 얻을 수 있는 기술과 동시에 실시간으로 암을 검출할 수 있는 장점이 있다. 공초점 내시 현미경의 경우 최소 직경과 고 분해능을 요하게 된다. 본 논문은 최소 직경을 가지는 GRIN 렌즈와 유동적으로 움직일 수 있는 광섬유 다발을 연결시킴으로써 보다 측정에 용이하도록 하였다. 직경이 1 mm이고 수치구경이 0.5이며 pitch가 0.25인 GRIN렌즈를 사용하였으며, 광섬유 다발은 30,000개의 코어로 구성된 유동적인 광섬유 다발을 사용하였다. 본 논문은 GRIN 렌즈에 의해서 발생되었던 구면수차는 광학보상자를 이용하여 보정하였다. 그 결과 설계되어진 공초점 내시 현미경 대물렌즈의 경우 종 분해능은 $1.63\;{\mu}m$이고 축상물점과 비축물점에서의 에너지 분포가 100%일 때 각각의 spot size는 축상물점에서 $0.3\;{\mu}m$ 비축물점에서 $0.83\;{\mu}m$의 결과를 얻었으며 보다 값싸고 제작에 용이한 양산 비구면 렌즈로 대체 구현된 결과에서는 종 분해능이 $1.74\;{\mu}m$이고, 축상 물점에 대한 spot size는 $1.1\;{\mu}m$이고 비축물점에서는 spot size가 $2.94\;{\mu}m$로 설계되었다.

• 한국광학회지
• /
• 제32권2호
• /
• pp.68-78
• /
• 2021

측면 360° 조명을 위한 6개의 LED (light emitting diode)로 구성된 조명계가 부착된 캡슐내시경용 초소형 반사굴절식 전방위 광학계를 설계하고 성능을 평가하였다. 이 광학계의 총 길이, 전장길이, 반화각(HFOV: half field of view), F-수는 각각 14.3 mm, 8.93 mm, 51°~120°, 3.5로 설계되었다. 이 전방위 광학계는 0.1 megapixels의 CMOS (complementary metal-oxide-semiconductor) 센서를 사용하였으며, LED 조명계는 한 개당 0.25 lm의 LED 6개를 사용하여 광축을 따라 놓여 있는 내장의 내벽을 조명하도록 하였다. 이 결과, 최적화 설계된 광학계의 변조전달함수 0.3에서의 공간주파수, 나이퀴스트 주파수인 44 lp/mm와 0.3의 변조전달함수에서 공차에 따른 누적확률, 초점심도는 각각 130 lp/mm, 95%, -0.097 mm~+0.076 mm이다. 또한 광학계의 시야각 범위 내에서 LED 조명계에 의한 광축으로부터 물체거리가 15 mm인 내장의 내벽에서의 시뮬레이션된 조도는 최소 315 lx~최대 725 lx로 내장의 내벽을 촬영할 수 있는 조도와 가시도임을 알 수 있다.