KR20200069462A

KR20200069462A - Endoscope apparatus having an integrated camera module

Info

Publication number: KR20200069462A
Application number: KR1020180156509A
Authority: KR
Inventors: 신기영; 강동구; 배영민; 진승오; 이치원
Original assignee: 한국전기연구원
Priority date: 2018-12-07
Filing date: 2018-12-07
Publication date: 2020-06-17

Abstract

The present invention relates to an endoscope device having an integrated camera module. The endoscope device comprises: a housing including a lens to which an optical image is irradiated; a first PCV having one side connected to be in contact with the housing by mounting an image sensor for converting an optical image passing through the lens into an electrical signal thereon; a second PCB including a signal conversion part connected in parallel to the other side of the first PCB to change the electrical signal to be capable of long-distance transmission. The endoscope device according to the present invention can increase the flexibility of an end part by reducing the length of the camera module placed in the end part. In addition, through the camera module with the function of a relay board, various types of image sensors adopting a short-range data communication method such as a MIPI signal can be applied to the endoscope.

Description

Endoscopy device with integrated camera module{ENDOSCOPE APPARATUS HAVING AN INTEGRATED CAMERA MODULE}

본 발명은 일체화된 카메라 모듈을 구비하는 내시경 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 소형 카메라 모듈이 구비되는 의료용 내시경 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an endoscope device having an integrated camera module, and more particularly, to a medical endoscope device having a small camera module.

내시경 장치는 신체 내부를 직접 관찰할 수 있는 의료 기구로, 하나의 통으로 되어 있어 장기를 직접 육안으로 볼 수 있는 형태, 렌즈 시스템을 이용하는 형태, 유리섬유를 사용한 파이어스코프 형태 등이 있다. 이와 같은 내시경 장치는 신체 내부 영상을 촬영하여 신체 내부에서 병변 유무를 판별하는 데에 유용하게 사용된다.The endoscope device is a medical instrument that can directly observe the inside of the body, and has a single tube, which allows the organ to be viewed directly with the naked eye, a form using a lens system, and a form of a firescope using glass fibers. Such an endoscopic device is useful for determining the presence or absence of a lesion inside the body by taking an image inside the body.

내시경 장치는 종단부에 카메라 모듈이 구비되어 있는데, 이러한 카메라 모듈을 통해 인체 내부를 촬영한다. 일반적으로 카메라 모듈은 렌즈, 렌즈를 통해 획득한 이미지가 결상되는 이미지 센서, 이미지 센서와 전기적으로 연결되는 PCB 등을 포함한다.The endoscope device is provided with a camera module at the end, and photographs the inside of the human body through the camera module. In general, the camera module includes a lens, an image sensor on which an image acquired through the lens is formed, and a PCB electrically connected to the image sensor.

도 1은 종래의 내시경 장치의 종단부에 구비되는 CMOS 센서를 이용한 카메라 모듈(10)을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1을 참조하면, 종래의 내시경 카메라 모듈(10)은 렌즈(1), 이미지 센서(2), 이미지 센서에 부착되는 제1 PCB(3), 상기 제1 PCB(3)에 연결되어 이미지 센서로 부터의 영상 정보를 영상장치로 전달하기 위한 제2 PCB(4)를 포함하고 있다. 이러한 종래의 카메라 모듈(10)은 두가지 문제점이 존재한다.1 schematically shows a camera module 10 using a CMOS sensor provided at the end of a conventional endoscope device. Referring to FIG. 1, a conventional endoscope camera module 10 is connected to a lens 1, an image sensor 2, a first PCB 3 attached to an image sensor, and an image sensor connected to the first PCB 3 It includes a second PCB (4) for transferring the image information from the to the imaging device. The conventional camera module 10 has two problems.

첫째는 내시경 종단부의 유연성이 매우 낮다는 것이다. 내시경 장치는 인체 내부로 투입되어 종단부에 구비되는 카메라 모듈을 통해 촬영이 이루어지기 때문에 종단부의 유연성이 요구된다.First, the flexibility of the endoscope end is very low. Since the endoscope device is inserted into the human body and photographed through a camera module provided at the end, flexibility of the end is required.

종래의 카메라 모듈(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 길이(a')가 긴 형태를 가져 종단부 부근에 일정 영역을 차지하고 있었다. 종단부에서 카메라 모듈(10)이 길게 형성되는 이유는 영상처리 장치로 신호를 전달하기 위한 케이블이 PCB(4) 상에서 인출되어야 하기 때문인데, 기본적으로 카메라 모듈(10)의 높이(또는 직경)(b')가 4 mm 이하의 짧은 길이로 형성되는 구조에서는 필연적으로 좌우측 길이(a')가 길어질 수 밖에 없었다.The conventional camera module 10 has a long shape (a') as shown in FIG. 1 and occupies a certain area near the end. The reason why the camera module 10 is formed long at the end is because a cable for transmitting a signal to the image processing device has to be drawn out on the PCB 4, basically the height (or diameter) of the camera module 10 ( In a structure in which b') is formed with a short length of 4 mm or less, inevitably, the left and right lengths a'have to be lengthened.

카메라 모듈(10)의 길이(a')가 길어지는 경우. 도 2에 도시된 바와 같이 카메라 모듈(10)로 인해 종단부에 유연성이 없는 부분이 상당 부분 존재하게 되고, 이로 인해 내시경 종단부의 회전반경이 증가하는 문제점이 있었다.When the length (a') of the camera module 10 becomes long. As shown in FIG. 2, due to the camera module 10, a large portion of inflexibility is present in the end portion, and there is a problem in that the rotation radius of the endoscope end portion increases.

둘째는 내시경 내부에 이미지 센서로 입력된 신호를 변환하는 릴레이 보드(relay board)가 구비되어야 한다는 점이다. CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서를 이용하는 카메라 모듈의 경우 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 방식의 통신 인터페이스를 사용하게 되는데, MIPI 방식은 영상과 관련된 데이터를 전송할 수 있는 거리가 30 내지 50 cm 로 매우 짧아 약 3 m 이상 떨어진 지점에는 영상을 원할하게 전송할 수 없다. 따라서 해당 데이터를 원거리에 위치하는 영상처리 장치로 보내기 위해서는 중간에 MIPI 신호를 다른 신호로 변환할 수 있는 장치, 즉 릴레이 보드를 필요로 하였다.Second, a relay board for converting a signal input to an image sensor should be provided inside the endoscope. In the case of a camera module using a Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) sensor, a MIPI (Mobile Industry Processor Interface) type communication interface is used. In the MIPI type, the distance for transmitting data related to images is very short, 30 to 50 cm. The image cannot be smoothly transmitted to a point about 3 m or more away. Therefore, in order to send the corresponding data to the image processing device located at a long distance, a device capable of converting the MIPI signal to another signal in the middle, that is, a relay board was required.

종래의 내시경 장치는 내시경 말단 팁(distal tip)으로부터 약 10 cm 정도의 위치에, MIPI 신호를 장거리 데이터 전송에 적합한 LVDS(Low Voltage Differential Signal) 또는 Sub-LVDS로 데이터 형식으로 변환하는 릴레이 보드(relay board)가 구비하고 있었다.Conventional endoscopic device is a relay board (relay) that converts the MIPI signal into a data format to a Low Voltage Differential Signal (LVDS) or Sub-LVDS suitable for long distance data transmission at a position of about 10 cm from the endoscope end tip. board).

그러나 내시경의 구조상 말단 팁으로부터 일정 거리로 떨어진 영역에는 릴레이 보드가 삽입되기 위한 공간적 여유가 충분하지 않아 기술적으로 이를 삽입하는 것에 어려움이 있었고, 삽입된다 하여도 내시경 내부의 공간을 불필요하게 차지하게 되어 내시경의 편의성이 낮아진다는 문제점이 있었다.However, due to the structure of the endoscope, there was not enough space for the relay board to be inserted in a region spaced a certain distance from the distal tip, which made it difficult to insert it technically. There was a problem that the convenience of lowered.

상기의 문제점을 해결하고자 본 발명은 감소된 길이를 가지고, 릴레이 보드의 역할을 수행할 수 있는 카메라 모듈이 구비되는 내시경 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an endoscope device having a reduced length and equipped with a camera module capable of serving as a relay board.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 광 이미지가 입사되는 렌즈를 포함하는 하우징, 상기 렌즈를 통과한 광 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서가 실장되어, 일측이 상기 하우징과 접촉되게 연결되는 제1 PCB, 상기 제1 PCB 타측으로 나란하게 연결되어 상기 전기적인 신호를 원거리 전송이 가능한 형태로 변경하는 신호 변환부를 포함하는 제2 PCB를 포함한다.In order to solve the above technical problem, the present invention includes a housing including a lens to which an optical image is incident, an image sensor to convert an optical image passing through the lens into an electrical signal, and one side connected to be in contact with the housing And a second PCB including a first PCB and a signal conversion unit connected in parallel to the other side of the first PCB to change the electrical signal into a form capable of long-distance transmission.

또한 상기 카메라 모듈은 제2 PCB에 결합되어 상기 제1 PCB 및 제2 PCB를 통해 처리된 신호를 전달하기 위한 커넥터를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the camera module is characterized in that it further comprises a connector for transmitting a signal through the first PCB and the second PCB coupled to the second PCB.

또한 상기 제1 PCB에는 하나 이상의 광 투과 홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.Also, at least one light transmitting hole is formed in the first PCB.

또한 상기 제1 PCB에는 하나 이상의 발광 소자가 실장되는 것을 특징으로 한다.In addition, one or more light emitting devices are mounted on the first PCB.

또한 상기 제 1 PCB에는 의료용 도구를 삽입하기 위한 하나 이상의 홀이 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the first PCB is characterized in that at least one hole is formed for inserting a medical tool.

또한 상기 카메라 모듈은 영상처리를 수행하기 위한 FPGA(Field Programmable Gate Array) 칩이 실장되어, 상기 제2 PCB 타측에 나란하게 연결되는 제3 PCB를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the camera module is characterized in that it further comprises a third PCB that is mounted in parallel with the FPGA (Field Programmable Gate Array) chip for performing image processing, the other side of the second PCB.

또한 상기 제1 PCB, 제2 PCB 및 제3 PCB의 동일한 면적으로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that it is formed in the same area of the first PCB, the second PCB and the third PCB.

또한 상기 제1 PCB, 제2 PCB 및 제3 PCB의 형상은 원형, 다각형 또는 타원형인 것을 특징으로 한다.In addition, the shapes of the first PCB, the second PCB, and the third PCB are characterized in that they are circular, polygonal, or elliptical.

또한 상기 카메라 모듈의 직경은 5 내지 13 mm 인 것을 특징으로 한다.In addition, the diameter of the camera module is characterized in that 5 to 13 mm.

또한 상기 카메라 모듈의 길이는 10 mm 이하로 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the length of the camera module is characterized in that formed to 10 mm or less.

또한 상기 카메라 모듈을 포함하는 내시경 장치인 것을 특징으로 한다.In addition, it is characterized in that the endoscope device including the camera module.

본 발명의 실시 예들에 따른 일체화된 카메라 모듈을 구비하는 내시경 장치에 대해 설명하면 다음과 같다.When explaining the endoscope device having an integrated camera module according to embodiments of the present invention.

본 발명에 따른 내시경 장치는 종단부에 위치하는 카메라 모듈의 길이를 줄여 종단부의 유연성을 높일 수 있다.The endoscope device according to the present invention can increase the flexibility of the end portion by reducing the length of the camera module located at the end portion.

또한 릴레이 보드의 기능이 구현된 카메라 모듈을 통해, 이를 MIPI 신호와 같이 근거리 데이터통신 방식을 채택한 다양한 종류의 이미지 센서를 내시경에 적용할 수 있게 된다.In addition, through the camera module with the function of a relay board, various types of image sensors adopting a short-range data communication method such as a MIPI signal can be applied to the endoscope.

다만, 본 발명의 실시 예들에 따른 일체화된 카메라 모듈을 구비하는 내시경 장치가 달성할 수 있는 효과는 이상에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, effects that can be achieved by the endoscope device having an integrated camera module according to embodiments of the present invention are not limited to those mentioned above, and other effects not mentioned belong to the present invention from the following description It will be clearly understood by those skilled in the art.

본 발명에 관한 이해를 돕기 위해 상세한 설명의 일부로 포함되는, 첨부도면은 본 발명에 대한 실시예를 제공하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술적 사상을 설명한다.
도 1은 종래의 내시경 장치의 종단부에 구비되는 카메라 모듈(10)을 개략적으로 도시한 것이다.
도 2는 종래의 내시경 장치의 종단부를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈(1000)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 장치의 카메라 모듈(1000)의 측면도를 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)의 제1 PCB(200)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 카메라 모듈(1000)의 제1 PCB(200)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 PCB(200)를 도시한 것이다.
도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 PCB(200)를 도시한 것이다.
도 6은 본 발명에 따른 카메라 모듈(1000)의 제2 PCB(300)의 구성을 나타낸 블록도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내시경 장치의 카메라 모듈(1000)의 측면도를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명에 따른 카메라 모듈(1000)의 제3 PCB(400)의 구성을 나타낸 블록도이다.The accompanying drawings, which are included as part of the detailed description to aid understanding of the present invention, provide embodiments of the present invention and describe the technical spirit of the present invention together with the detailed description.
1 schematically shows a camera module 10 provided at an end portion of a conventional endoscope device.
Figure 2 shows a terminal end of a conventional endoscope device.
3 is a block diagram showing the configuration of the camera module 1000 according to the present invention.
4 is a side view of the camera module 1000 of the endoscope device according to an embodiment of the present invention.
5 is a block diagram showing the configuration of the first PCB 200 of the camera module 1000 according to an embodiment of the present invention.
5A is a block diagram showing the configuration of the first PCB 200 of the camera module 1000 according to another embodiment of the present invention.
5B shows a first PCB 200 according to an embodiment of the present invention.
5C shows a first PCB 200 according to another embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing the configuration of the second PCB 300 of the camera module 1000 according to the present invention.
7 is a side view of the camera module 1000 of the endoscope device according to another embodiment of the present invention.
8 is a block diagram showing the configuration of the third PCB 400 of the camera module 1000 according to the present invention.

본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해서 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다. 이하에서는, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 일체화된 카메라 모듈을 구비하는 내시경 장치를 상세하게 설명하기로 한다.Terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted as being limited to ordinary or lexical meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle that it can be, it should be interpreted as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention. Therefore, the configuration shown in the embodiments and drawings described in this specification is only one of the most preferred embodiments of the present invention, and does not represent all of the technical spirit of the present invention, and can replace them at the time of application. It should be understood that there may be various equivalents and variations. Hereinafter, an endoscope device having an integrated camera module according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 3은 본 발명에 따른 카메라 모듈(1000)의 구성을 나타낸 블록도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 내시경 장치의 카메라 모듈(1000)의 측면도를 나타낸 것이다.3 is a block diagram showing the configuration of the camera module 1000 according to the present invention, and FIG. 4 is a side view of the camera module 1000 of the endoscope device according to an embodiment of the present invention.

본 발명에 따른 카메라 모듈(1000)은 하우징(100), 제1 PCB(200), 제2 PCB(300), 커넥터(500)를 포함한다. 보다 구체적으로 광 이미지가 입사되는 렌즈를 포함하는 하우징(100), 상기 렌즈를 통과한 광 이미지를 전기적인 신호로 변환하는 이미지 센서(210)가 실장되어, 일측이 상기 하우징(100)과 접촉되게 연결되는 제1 PCB(200), 상기 제1 PCB(200) 타측으로 나란하게 연결되어 상기 전기적인 신호를 원거리 전송이 가능한 형태로 변경하는 신호 변환부를 포함하는 제2 PCB(300)를 포함한다. 이러한 카메라 모듈(1000)은 상기 제2 PCB(300)에 결합되어 상기 제1 PCB(200) 및 제2 PCB(300)를 통해 처리된 신호를 전달하기 위한 커넥터(500)를 더 포함할 수 있다.The camera module 1000 according to the present invention includes a housing 100, a first PCB 200, a second PCB 300, and a connector 500. More specifically, a housing 100 including a lens to which an optical image is incident, and an image sensor 210 for converting an optical image passing through the lens into an electrical signal are mounted, so that one side is in contact with the housing 100 The first PCB 200 is connected, and the second PCB 300 is connected to the other side of the first PCB 200 side-by-side and includes a signal conversion unit for changing the electrical signal to a form capable of long-distance transmission. The camera module 1000 may further include a connector 500 coupled to the second PCB 300 to transmit signals processed through the first PCB 200 and the second PCB 300. .

하우징(100) 내부에는 피사체의 광 이미지가 입사되는 렌즈를 수용하기 위한 공간이 마련될 수 있다. 렌즈는 카메라 모듈(1000)의 선단에 장착되어 외부 영역을 촬영할 수 있도록 구성된다. 상기 하우징(100)은 내시경이 채내에 삽입되는 경우 렌즈를 통해 채내의 영상을 촬영할 수 있다. 이러한 렌즈는 기존의 내시경 렌즈로 이용되는 볼록 렌즈, 비구면 렌즈 등일 수 있으며, 3 내지 4 mm 의 직경을 가지는 초소형 렌즈일 수 있다. 여기서 하우징(100)은 홀더로 지칭될 수 있다.A space for accommodating a lens into which an optical image of a subject is incident may be provided inside the housing 100. The lens is mounted on the tip of the camera module 1000 and configured to photograph an external area. When the endoscope is inserted into the housing, the housing 100 may capture an image of the housing through the lens. Such a lens may be a convex lens, an aspherical lens, or the like used as an existing endoscope lens, and may be an ultra-small lens having a diameter of 3 to 4 mm. Here, the housing 100 may be referred to as a holder.

제1 PCB(200) 및 제2 PCB(300)는 내부의 동작 제어 및 신호 전송을 위한 구성으로, 다수의 능동소자 및 수동소자로 이루어진 제어 회로가 실장되고, 이들을 전기적으로 연결하는 미세한 선로가 다수 형성될 수 있다. 상기 이러한 PCB 기판은 PCB 기판 상에 형성된 접점 단자가 외부와 차단되도록 절연 합성 수지, 예를 들면 에폭시 수지를 통해 함침 처리되도록 구성될 수 있다. 상기 이러한 PCB에 대해서는 도 5 내지 도 6을 참조하여 상세히 설명한다.The first PCB 200 and the second PCB 300 are configured for internal operation control and signal transmission. A control circuit composed of a plurality of active elements and passive elements is mounted, and a number of fine lines electrically connecting them are provided. Can be formed. The PCB substrate may be configured to be impregnated with an insulating synthetic resin, for example, an epoxy resin, so that the contact terminals formed on the PCB substrate are blocked from the outside. The PCB will be described in detail with reference to FIGS. 5 to 6.

커넥터(500)는 제1 PCB(200) 및 제2 PCB(300)를 통해 처리된 신호를 전달하기 위한 것으로, 다수의 핀, 예를 들어 20 PIN 이상의 커넥터가 이용될 수 있다. 종래에는 카메라 모듈의 높이가 낮아 20 PIN 이상의 커넥터가 카메라 모듈 내에 삽입될 수 없었고, 따라서 영상처리 장치로 신호를 전달하기 위한 케이블이 PCB 상에 인출되어야 하기 때문에, 필연적으로 카메라 모듈의 길이가 길어질 수 밖에 없었다. 본 발명은 카메라 모듈(1000)의 높이(또는 직경)를 증가시키는 구조를 통해 20 PIN 이상의 커넥터(500)가 카메라 모듈(1000) 내에 구비될 수 있도록 하였다. 상기 커넥터(500)는 외면에 다수의 핀 또는 소켓을 가질 수 있으며, 핀 또는 소켓은 PCB 패턴에 매칭되는 패턴으로 배치될 수 있다. The connector 500 is for transmitting signals processed through the first PCB 200 and the second PCB 300, and a plurality of pins, for example, 20 PIN or more connectors, may be used. Conventionally, since the height of the camera module was low, a connector of 20 PIN or more could not be inserted into the camera module, and thus, the cable for transmitting a signal to the image processing device had to be pulled out on the PCB, so the length of the camera module could inevitably be lengthened. There was only. The present invention allows the connector 500 of 20 PINs or more to be provided in the camera module 1000 through a structure for increasing the height (or diameter) of the camera module 1000. The connector 500 may have a plurality of pins or sockets on the outer surface, and the pins or sockets may be arranged in a pattern matching the PCB pattern.

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)의 제1 PCB(200)의 구성을 나타낸 블록도를, 도 5a는 본 발명의 다른 실시예에 카메라 모듈(1000)의 제1 PCB(200)의 구성을 나타낸 블록도를, 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 PCB(200)를 도시한 것이며, 도 5c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1 PCB(200)를 도시한 것이다. 도 4, 도 5, 도 5a, 도 5b, 도 5c를 함께 참조하여 설명한다.Figure 5 is a block diagram showing the configuration of the first PCB 200 of the camera module 1000 according to an embodiment of the present invention, Figure 5a is a first PCB of the camera module 1000 in another embodiment of the present invention 5B shows a first PCB 200 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5C shows a first PCB 200 according to another embodiment of the present invention. It is shown. It will be described with reference to FIGS. 4, 5, 5A, 5B, and 5C together.

제1 PCB(200)는 상기 렌즈가 포함되는 하우징(100)과 접촉되게 연결된다. 제1 PCB(200)상에는 이미지 센서(210)가 실장되어 렌즈를 통과하여 입사된 광에 의해 형성된 광학적 이미지가 전기적 이미지 데이터로 변환될 수 있도록 한다.The first PCB 200 is connected to be in contact with the housing 100 including the lens. The image sensor 210 is mounted on the first PCB 200 so that an optical image formed by light incident through the lens can be converted into electrical image data.

하우징(100)과 제1 PCB(200)는 렌즈를 통과한 광 이미지가 이미지 센서에의해 용이하게 전기적 신호로 변환될 수 있도록 하우징과 접촉되어 연결될 수 있다. 이러한 제1 PCB(200)는 각종 수동소자가 실장되어 이미지 센서(210)에서 결상된 이미지의 신호를 처리할 수 있도록 한다.The housing 100 and the first PCB 200 may be connected to and connected to the housing so that the optical image passing through the lens can be easily converted into an electrical signal by the image sensor. The first PCB 200 is mounted with various passive elements so that the image sensor 210 can process the image signal.

제1 PCB(200)는 종래의 구조와 달리 내시경 장치의 축방향에 수직한 방향으로, 하우징(100)과 접촉함으로써 카메라 모듈(1000)의 길이(a)가 대폭적으로 감소되도록 한다. Unlike the conventional structure of the first PCB 200, the length a of the camera module 1000 is significantly reduced by contacting the housing 100 in a direction perpendicular to the axial direction of the endoscope device.

한편, 이와 같이 카메라 모듈(1000)의 길이(a)가 줄어드는 대신 카메라 모듈(1000)의 높이(또는 직경)(b)는 증가하게 되는데 이는 제1 PCB(100)의 단면적이 종래와 비교하여 넓어지는 것에 기인한다. Meanwhile, instead of the length (a) of the camera module 1000 being reduced, the height (or diameter) (b) of the camera module 1000 is increased, which is larger in cross-sectional area than that of the prior art. It is caused by losing.

이와 같은 제1 PCB(200) 형태를 통해 본 발명은 종래의 구조와 비교하여 길이(a)가 줄어들고, 대신 높이(b)가 증가된 카메라 모듈(1000) 구조를 제공할 수 있다. 일 실시예로서 카메라 모듈(1000)의 길이(a)는 10 mm 이하로 형성될 수 있으며, 카메라 모듈(1000)의 높이(b)는 5 내지 13 mm, 좀 더 바람직하게는 11 mm 일 수 있다.Through this first PCB 200 form, the present invention can provide a structure of the camera module 1000 in which the length (a) is reduced and the height (b) is increased compared to the conventional structure. As an embodiment, the length (a) of the camera module 1000 may be formed to 10 mm or less, and the height (b) of the camera module 1000 may be 5 to 13 mm, more preferably 11 mm. .

제1 PCB(200)에는 광을 투과하기 위한 하나 이상의 광 투과 홀(220)이 형성될 수 있다. 내시경 카메라 장치는 검사 대상물의 좁은 공간으로 투입되기 때문에, 주변 환경이 매우 어두우므로, 카메라 모듈(1000)에 의해 촬영되는 외부 영역에 조명광을 조사할 수 있도록 광섬유 다발(미도시)이 구비될 수 있다.One or more light transmission holes 220 for transmitting light may be formed on the first PCB 200. Since the endoscopic camera device is introduced into a narrow space of the inspection object, the surrounding environment is very dark, and thus a bundle of optical fibers (not shown) may be provided to irradiate illumination light to an external area photographed by the camera module 1000. .

광섬유 다발은 다수개의 광섬유가 다발 형태로 서로 결합된 것으로, 별도의 조명 광원(미도시)으로부터 발생된 조명광을 효율적으로 전송하도록 구성된다. 광섬유 다발의 말단에는 출력단이 형성되어 상기 광 투과 홀(220)을 통해 조명광이 조사될 수 있도록 할 수 있다. 바람직한 광 투과 홀(220)의 개수는 2개이나 용도나 목적에 따라 제1 PCB(200) 상에 추가적으로 구현될 수 있다.The optical fiber bundle is a plurality of optical fibers combined with each other in a bundle form, and is configured to efficiently transmit illumination light generated from a separate illumination light source (not shown). An output end is formed at an end of the fiber bundle so that illumination light can be irradiated through the light transmission hole 220. The preferred number of light transmitting holes 220 is two, but may be additionally implemented on the first PCB 200 according to the purpose or purpose.

한편, 본 발명에 따른 제1 PCB(200)는 광 투과 홀(220)을 형성되지 않고,상기 제1 PCB(200)상에 발광 소자(230)를 실장함으로써 별도의 광 공급장치를 구비함 없이 광이 방출되도록 할 수 있다. 이러한 형태의 제1 PCB(200)는 도 5(b)에 도시되어 있다. 일 실시예로서 상기 발광 소자(230)는 LED(Light Emitting Diode) 칩일 수 있다. 발광 소자(230)의 개수는 해당 환경, 사용 목적에 따라 적절히 조정될 수 있다.On the other hand, the first PCB 200 according to the present invention does not form a light transmitting hole 220, and by mounting the light emitting device 230 on the first PCB 200, without having a separate light supply device Light can be emitted. The first PCB 200 of this type is shown in FIG. 5(b). As an embodiment, the light emitting device 230 may be a light emitting diode (LED) chip. The number of light emitting elements 230 may be appropriately adjusted according to the environment and purpose of use.

또한 제 1 PCB(200)에는 의료용 도구를 삽입하기 위한 하나 이상의 홀(미도시)이 추가적으로 형성될 수 있다. 일 예로서, 이러한 의료용 도구는 Instrument channel, air/water channel 또는 biopsy channel 일 수 있다.Also, one or more holes (not shown) for inserting a medical tool may be additionally formed in the first PCB 200. As an example, this medical tool may be an Instrument channel, an air/water channel, or a biopsy channel.

도 5(a)는 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 PCB(200)의 형태를 도시한 것으로, PCB 상에 이미지 센서(210)가 실장되고, 두 개의 광 투과 홀(220)이 형성되어 있는 구조를 나타낸다. 상기 제1 PCB(200)의 두께(c)는 약 1 내지 2 mm 일 수 있으며 높이(또는 직경)(d)는 약 4 내지 12 mm 로 형성될 수 있다.Figure 5 (a) shows the shape of the first PCB 200 according to an embodiment of the present invention, the image sensor 210 is mounted on the PCB, two light transmitting holes 220 are formed It shows the structure. The thickness (c) of the first PCB 200 may be about 1 to 2 mm, and the height (or diameter) (d) may be formed to about 4 to 12 mm.

도 6은 본 발명에 따른 카메라 모듈(1000)의 제2 PCB(300)의 구성을 나타낸 블록도를 나타낸 것이다. 도 4 및 도 6을 함께 참조하여 설명한다.6 is a block diagram showing the configuration of the second PCB 300 of the camera module 1000 according to the present invention. It will be described with reference to Figures 4 and 6 together.

제2 PCB(300)는 제1 PCB 타측으로 나란하게 연결되어 전기적인 신호를 원거리 전송이 가능한 형태로 변경하는 신호 변환부(310)를 포함한다. 제2 PCB(300)는 제1 PCB(200)와 병렬적으로, 즉 제1 PCB(200) 후면으로 나란하게(또는 평행하게) 위치한다.The second PCB 300 includes a signal conversion unit 310 connected to the other side of the first PCB in parallel to change an electrical signal into a form capable of long-distance transmission. The second PCB 300 is positioned parallel to (or parallel to) the first PCB 200, that is, parallel to (or parallel to) the back side of the first PCB 200.

신호 변환부(310)는 이미지 센서로 입력된 신호를 원거리 형태의 신호로변환하는 역할을 수행한다. CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor) 센서를 이용하는 카메라 모듈의 경우 MIPI(Mobile Industry Processor Interface) 방식의 통신 인터페이스를 사용하게 되는데, MIPI 방식은 데이터, 즉 영상을 전송할 수 있는 거리가 30 내지 50 cm 로 매우 짧기 때문에 약 3 m 의 영상을 전송할 수 없다.The signal converter 310 converts a signal input to the image sensor into a long-distance signal. In the case of a camera module using a Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS) sensor, a mobile industry processor interface (MIPI) communication interface is used. In the MIPI system, a distance capable of transmitting data, that is, an image is very short, 30 to 50 cm. Therefore, it is not possible to transmit an image of about 3 m.

따라서 신호 변환부(310)를 통해 MIPI 방식의 데이터를 LVDS(Low Voltage Differential Signal), Sub-LVDS 또는 USB3.0 등과 같은 형태로 변환함으로써 원활하게 영상과 관련된 데이터가 전달될 수 있도록 한다. 이러한 신호 변환부(310)는 제2 PCB(300) 상에 회로형태로 실장되는 형태로 구현되어, 종래와 같이 릴레이 보드를 수용하기 위한 별도의 공간이 요구되지 않는다.Therefore, by converting MIPI data to a form such as LVDS (Low Voltage Differential Signal), Sub-LVDS or USB3.0 through the signal converter 310, data related to an image can be smoothly transmitted. The signal converter 310 is implemented in a form mounted on the second PCB 300 in the form of a circuit, so that a separate space for accommodating the relay board is not required.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 내시경 장치의 카메라 모듈(1000)의 측면도를 나타낸 것이고, 도 8은 본 발명에 따른 카메라 모듈(1000)의 제3 PCB(400)의 구성을 나타낸 블록도이다.7 is a side view of the camera module 1000 of the endoscope device according to another embodiment of the present invention, Figure 8 is a block diagram showing the configuration of the third PCB 400 of the camera module 1000 according to the present invention to be.

도 7을 참조하면, 본 발명에 또 다른 실시예에 따른 카메라 모듈(1000)은 제2 PCB(300)의 타측(제1 PCB(300)와 연결되는 방향의 맞은편)에 나란하게 연결되는 제3 PCB(500)를 추가적으로 포함할 수 있다. 제3 PCB(400)는 입력된 영상을 처리하는 기능이 구현된 것으로, 제2 PCB(300)와 동일한 구조로 형성될 수 있다. 즉, 제3 PCB(400)는 영상 처리 과정이 보다 용이하게 수행되도록 할 수 있다. 이러한 제3 PCB(400) 또한 제1 PCB(200), 제2 PCB(300)와 동일한 형상 및 면적으로 형성될 수 있다.Referring to FIG. 7, the camera module 1000 according to another embodiment of the present invention is a product connected in parallel to the other side of the second PCB 300 (opposite the direction connected to the first PCB 300) 3 PCB 500 may be additionally included. The third PCB 400 is implemented to process an input image, and may be formed in the same structure as the second PCB 300. That is, the third PCB 400 can make the image processing process more easily performed. The third PCB 400 may also be formed in the same shape and area as the first PCB 200 and the second PCB 300.

도 8을 참조하면, 제3 PCB(400)는 영상 처리부(410)를 포함하는데, 상기영상 처리부(410)는 입력된 영상의 설정 또는 처리를 수행한다. 이는 FPGA(field-programmable gate array) 칩을 통해 구현될 수 있다. 구체적으로 제3 PCB(400) 상에 FPGA(Field Programmable Gate Array) 칩을 실장하여 각종 카메라 설정을 저장 및 변경될 수 있도록 하고, ISP(Image Signal Processor)를 사용한 영상 처리가 수행되도록 할 수 있다.Referring to FIG. 8, the third PCB 400 includes an image processing unit 410, wherein the image processing unit 410 sets or processes an input image. This can be implemented through a field-programmable gate array (FPGA) chip. Specifically, an FPGA (Field Programmable Gate Array) chip is mounted on the third PCB 400 so that various camera settings can be stored and changed, and image processing using an ISP (Image Signal Processor) can be performed.

FPGA 칩은 제3 PCB(400)에 내장되는 프로그램 가능 게이트 어레이로서, 프로그래머블 논리 요소와 프로그래밍가능 내부선이 포함된 반도체 소자이다. 상기 프로그래머블 논리 요소는 AND, OR, XOR, NOT 또는 더 복잡한 디코더나 계산기능의 조합 기능 같은 기본적인 논리 게이트의 기능을 복재하여 프로그래밍할 수 있다. 또한, 본 발명의 FPGA 칩은 프로그래밍가능 논리 요소에 간단한 플립플롭이나 메모리 블록으로 구현되는 메모리 요소를 포함할 수 있다. 이러한 논리블록과 내부선은 FPGA 칩의 배열(configuration)을 새로이 기록하거나 변경하여 필요로 하는 논리기능이 수행되도록 할 수 있다.The FPGA chip is a programmable gate array embedded in the third PCB 400 and is a semiconductor device including a programmable logic element and a programmable inner line. The programmable logic element can be programmed by duplicating basic logic gate functions such as AND, OR, XOR, NOT, or a more complex decoder or combination of computational functions. In addition, the FPGA chip of the present invention may include a memory element implemented as a simple flip-flop or a memory block in a programmable logic element. These logic blocks and internal lines can record or change the configuration of the FPGA chip newly so that necessary logic functions can be performed.

제3 PCB(400)에 FPGA 칩이 실장됨으로써, 촬상 대상으로부터 얻은 이미지 데이터를 네트워크를 통해 호스트 장치 컴퓨터에서 처리하는 것이 아니라, 후 처리된 이미지를 호스트 장치에 바로 전송할 수 있다.Since the FPGA chip is mounted on the third PCB 400, the image data obtained from the object to be imaged can be directly transmitted to the host device instead of being processed by the host device computer through the network.

한편, 상기 제1 PCB(200), 제2 PCB(300), 제3 PCB(400)는 동일한 형상 및 면적으로 형성되어 간결한 구조를 가지도록 할 수 있으나, 경우에 따라 서로 다른 형상 및 모양을 가질 수 있음은 물론이다. 제1 PCB(200), 제2 PCB(300), 제3 PCB(400)의 형상은 원형인 것이 바람직하나, 내시경의 사용 목적 및 사용 환경에 따라 1/n 원형의 형상(부채꼴), 다각형, 타원 등 다양한 형상으로 제작될 수 있다.On the other hand, the first PCB 200, the second PCB 300, and the third PCB 400 may be formed with the same shape and area to have a concise structure, but may have different shapes and shapes depending on the case. Of course it can. The shapes of the first PCB 200, the second PCB 300, and the third PCB 400 are preferably circular, but depending on the purpose and environment of use of the endoscope, a 1/n circular shape (shape), polygon, It can be manufactured in various shapes such as ellipse.

도 7에는 제1 PCB(200), 제2 PCB(300), 제3 PCB(400), 즉 3개의 PCB가 순차적인 병렬구조로 연결되는 형태를 도시하였으나, 추가적인 기능을 구현하기 위하여 제3 PCB(400) 후면으로 해당 기능이 구현된 추가적인 PCB가 연결될 수 있다. 앞서 언급한 바와 같이 상기 PCB의 폭은 약 1 내지 2 mm 인바, 가령 5 개의 PCB가 추가적으로 연결되는 경우에도 카메라 모듈(1000)의 폭이 약 10 mm 정도로 형성되기 때문에 종래의 카메라 모듈의 길이(약 20 mm)보다 상당히 줄어든 구조를 가짐을 알 수 있다.In FIG. 7, the first PCB 200, the second PCB 300, and the third PCB 400, that is, three PCBs are illustrated in a sequential parallel structure, but the third PCB is implemented to implement additional functions. An additional PCB having a corresponding function may be connected to the rear side of the 400. As mentioned above, the width of the PCB is about 1 to 2 mm. For example, even when five PCBs are additionally connected, the length of the conventional camera module (approx. 20 mm).

한편, 본 발명에 따른 카메라 모듈(1000)은 내시경 장치, 바람직하게는 의료용 내시경 장치에 용이하게 구현될 수 있다. 이 경우, 필요에 따라 내시경의 진행 방향에 대해 전방에 위치하는 영역을 촬영하도록 하는 전방형 또는 진행 방향에 대한 측면에 위치하는 영역을 촬영하도록 하는 측면형의 내시경으로 구현될 수 있다.Meanwhile, the camera module 1000 according to the present invention can be easily implemented in an endoscopic device, preferably a medical endoscopic device. In this case, if necessary, it may be implemented as an endoscope of a front type to photograph an area positioned in front of the progress direction of the endoscope or a side type of endoscope to shoot an area located on the side surface in the progress direction.

이상에서 본 발명의 대표적인 실시예들을 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.Although the exemplary embodiments of the present invention have been described in detail above, those skilled in the art to which the present invention pertains will understand that various modifications are possible within the limits without departing from the scope of the present invention. . Therefore, the scope of rights of the present invention should not be limited to the described embodiments, but should be determined not only by the claims to be described later, but also by the claims and equivalents.

1000 : 카메라 모듈
100 : 하우징
200 : 제1 PCB
210 : 이미지 센서 220 : 광 투과 홀
230: 발광 소자
300 : 제2 PCB
310 : 신호 변환부
400 : 제3 PCB
410 : 영상 처리부
500 : 커넥터1000: camera module
100: housing
200: first PCB
210: image sensor 220: light transmitting hole
230: light emitting element
300: second PCB
310: signal converter
400: third PCB
410: image processing unit
500: connector

Claims

A housing including a lens to which an optical image is incident;
A first PCB mounted with an image sensor that converts the optical image that has passed through the lens into an electrical signal, one side of which is connected to the housing; And
A second PCB connected to the other side of the first PCB and including a signal conversion unit for changing the electrical signal to a form capable of long-distance transmission;
Endoscope camera module comprising a.

According to claim 1,
The camera module is coupled to a second PCB, the endoscope camera module further comprises a connector for transmitting a signal processed through the first PCB and the second PCB.

According to claim 1,
Endoscope camera module, characterized in that at least one light transmitting hole is formed in the first PCB.

According to claim 1,
An endoscope camera module, characterized in that at least one light emitting element is mounted on the first PCB.

According to claim 1,
Camera module characterized in that at least one hole for inserting a medical tool is formed on the first PCB

According to claim 1,
The camera module is further equipped with a field programmable gate array (FPGA) chip for performing image processing, the camera module further comprising a third PCB connected in parallel to the other side of the second PCB.

The method of claim 6,
Endoscope camera module, characterized in that formed in the same area of the first PCB, the second PCB and the third PCB.

The method of claim 6,
Endoscope camera module, characterized in that the shape of the first PCB, the second PCB and the third PCB is circular, polygonal or oval.

According to claim 1,
Endoscope camera module, characterized in that the diameter of the camera module is 5 to 13 mm.

According to claim 1,
Endoscope camera module, characterized in that the length of the camera module is formed to 10 mm or less.

An endoscope device comprising the camera module according to any one of claims 1 to 10.