KR101352960B1 - Lensed fiber optic probe and Optical Coherence Tomography using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 렌즈결합형 광프로브 및 이를 이용한 광학 단층 촬영 장치에 관한 것이다. 상기 렌즈결합형 광프로는, 광섬유; 상기 광섬유의 단부에 결합되며, 상기 광섬유의 외주면을 감싸는 커넥터부; 상기 커넥터부가 삽입되는 수용홈을 구비하고, 상기 커넥터부로부터 나온 광원이 지나가는 경로 상에 마련되는 볼렌즈를 갖는 렌즈부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a lens-coupled optical probe and an optical tomography apparatus using the same. The lens-coupled optical pro, the optical fiber; A connector portion coupled to an end of the optical fiber and surrounding an outer circumferential surface of the optical fiber; And a lens unit having a receiving groove into which the connector portion is inserted, and having a ball lens provided on a path through which the light source from the connector passes.

Description

렌즈결합형 광프로브 및 이를 이용한 광학 단층 촬영 장치{Lensed fiber optic probe and Optical Coherence Tomography using the same}Lens-coupled optical probe and optical tomography apparatus using the same {Lensed fiber optic probe and Optical Coherence Tomography using the same}

본 발명은 렌즈결합형 광프로브 및 이를 이용한 광학 단층 촬영 장치에 관한 것으로, 특히 광섬유에 렌즈를 결합시킨 렌즈결합형 광프로브의 제작을 용이하게 하고, 초점거리를 확대하여 작동거리(Working distance)를 늘리며, 대량생산이 가능하도록 하여 일회용으로 사용가능하도록 한 렌즈결합형 광프로브 및 이를 이용한 광학 단층 촬영 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a lens-coupled optical probe and an optical tomography apparatus using the same, and in particular, to facilitate the fabrication of a lens-coupled optical probe in which a lens is coupled to an optical fiber, and to increase the focal length to increase the working distance. In addition, the present invention relates to a lens-coupled optical probe and an optical tomography apparatus using the same.

렌즈형 광섬유는 광통신 분야에서 레이저 다이오드 및 광소자와 광섬유 간의 광결합을 위해 이용되고 있다. 이러한 렌즈형 광섬유의 일례가 대한민국 공개특허공보 제2005-0092126호에 개시된 바 있다. 렌즈형 광섬유는 광통신 분야에 많은 사용이 되고 있으나, 현재에는 광통신 이외에 광바이오 이미징 분야, 광 센서 분야등의 넓은 분야에서 사용되어 지고 있다. Lenticular optical fibers are used for optical coupling between laser diodes and optical devices and optical fibers in the optical communication field. An example of such a lens-type optical fiber has been disclosed in Korean Laid-Open Patent Publication No. 2005-0092126. Lens type optical fiber is widely used in the field of optical communication, but is currently used in a wide range of fields such as optical bio-imaging, optical sensor, in addition to optical communication.

광섬유를 이용한 프로브는 광 바이오 이미징과, 광 센서분야의 소형화를 이룰 수가 있어 많은 사용이 이루어진다. 광바이오 이미징 분야의 시스템에서는 내시경과 같은 형태로 내부 및 측면의 이미지를 얻기 위해 측면 조영이 가능한 프로브를 사용하고, 개발되어 지고 있다. Probes using optical fibers can achieve miniaturization in optical bio-imaging and optical sensor applications, resulting in many uses. Systems in the field of optical bio-imaging have been developed using side-adjustable probes to obtain internal and lateral images in the form of endoscopes.

기존에 제작되어진 광섬유 프로브 및 측면조영이 가능한 광섬유 프로브를 제작하기 위하여 많은 방법이 제시되어 지고 있는데, 다음 두 가지 방법을 제시하고 있다. Many methods have been proposed to fabricate the conventionally manufactured optical fiber probes and side-illuminated optical fiber probes, and the following two methods are presented.

첫 번째 방법은 광자결정 광섬유등의 광섬유를 아크 방전을 통해서 렌즈를 제작하는 방법이 있다. 이 방법은 광자결정 광섬유에 코어가 없는 광섬유를 융착접속하고, 아크 방전을 통해서 렌즈형태로 만드는 제작 방법으로, 제작 방법이 간단하지만, 큰 재현성을 가지지 못하고, 외부의 오염에 노출이 됨으로 패키징에 많은 문제를 가지고 있다. The first method is to produce a lens through the arc discharge of optical fibers such as photonic crystal fiber. This method is a fabrication method in which a coreless optical fiber is fused to a photonic crystal optical fiber and formed into a lens through arc discharge. The manufacturing method is simple, but it does not have great reproducibility and is exposed to external contamination. I have a problem.

두 번째 방법은 원통형의 그린(GRIN :Graded Index) 렌즈(lens)등과 같은 소자를 단일 모드 광섬유에 융착하고 그린렌즈를 적당한 각도로 절단 혹은 연마하는 방법이 있다. 이 방법은 광섬유 프로브를 작은 크기로 구성할 수 있으며, 비교적 긴 초점거리를 가질 수 있는 장점이 있지만, 렌즈와의 정교한 정렬이 필요한 단점을 가지고 있고 대량생산이 불가능하고, 대량생산이 어려워 치과와 같이 환자의 불쾌감을 주지 않게 하기 위해서는 일회용으로 사용이 가능하여야 하나, 이와 같은 구조는 일회용으로 사용이 불가하다.The second method involves fusion of a device such as a cylindrical green (GRIN) lens into a single mode optical fiber and cutting or polishing the green lens at an appropriate angle. This method has the advantage that the optical fiber probe can be configured in a small size and has a relatively long focal length, but has the disadvantage of requiring precise alignment with the lens, cannot be mass-produced, and is difficult to mass-produce. In order to avoid the discomfort of the patient should be possible to use a single use, such a structure is not available for single use.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 렌즈형 광프로브의 제작을 용이하게 하고, 초점거리를 확대하여 작동거리(Working distance)를 늘리며, 대량생산이 가능하도록 하여 일회용으로 사용가능하도록 한 렌즈형 광프로브 및 이를 이용한 광학 단층 촬영 장치를 제공함을 그 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, to facilitate the manufacture of the lens-type optical probe, to increase the working distance by increasing the focal length, and to enable mass production to be disposable An object of the present invention is to provide a lens-type optical probe and an optical tomography apparatus using the same.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 렌즈결합형 광프로브는, 광섬유; 상기 광섬유의 단부에 결합되며, 상기 광섬유의 외주면을 감싸는 커넥터부; 상기 커넥터부가 삽입되는 수용홈을 구비하고, 상기 커넥터부로부터 나온 광원이 지나가는 경로 상에 마련되는 볼렌즈를 갖는 렌즈부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. Lens-coupled optical probe according to an aspect of the present invention for solving the above problems, the optical fiber; A connector portion coupled to an end of the optical fiber and surrounding an outer circumferential surface of the optical fiber; And a lens unit having a receiving groove into which the connector portion is inserted, and having a ball lens provided on a path through which the light source from the connector passes.

또한, 상기 볼렌즈의 표면은 무반사 코팅(Anti-reflection) 처리된 것이 바람직하다. In addition, the surface of the ball lens is preferably an anti-reflection coating (Anti-reflection).

또한, 상기 렌즈부가 삽입되는 삽입부를 구비하고, 상기 볼렌즈를 통과한 광원을 반사시키는 미러가 내부에 배치되며, 상기 미러에 의해 반사된 광원이 외부로 투과되는 투명부를 포함하는 반사부를 구비하는 것이 바람직하다.In addition, the lens unit is provided with an insertion portion, and a mirror for reflecting the light source passing through the ball lens is disposed therein, and having a reflector including a transparent portion through which the light source reflected by the mirror is transmitted to the outside. desirable.

또한, 상기 미러에 의해 반사된 상기 광원의 궤적이 직선이 되도록 상기 미러를 왕복이동시키는 엑츄에이터를 구비하는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable to include an actuator for reciprocating the mirror so that the trajectory of the light source reflected by the mirror is a straight line.

또한, 상기 반사부를 상기 렌즈부에 대하여 회전운동시키는 모터를 구비하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to include a motor for rotating the reflector with respect to the lens unit.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따른 렌즈결합형 광프로브를 이용한 광학 단층 촬영 장치, 광섬유와, 상기 광섬유의 단부에 결합되며 상기 광섬유의 외주면을 감싸는 커넥터부와, 상기 커넥터부가 삽입되는 수용홈을 구비하고 상기 커넥터부로부터 나온 광원이 지나가는 경로 상에 마련되는 볼렌즈를 갖는 렌즈부를 포함하는 렌즈결합형 광프로브; 상기 광섬유에 광을 제공하는 광원; 상기 광원이 상기 커넥터부의 단부에 반사되는 기준빔과 상기 볼렌즈를 통과한 후 샘플에 반사되어 되돌아 오는 샘플빔으로 나뉘어지고, 상기 기준빔과 상기 샘플빔을 받아서 상기 기준빔과 상기 샘플빔에 의해 생성되는 간섭무늬 신호를 생성하는 포토 다이오드; 및 상기 포토 다이오드로부터 상기 간섭무늬 신호를 수신하여 이미지로 변환하는 컴퓨터;를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the optical tomography apparatus using a lens-coupled optical probe according to another aspect of the present invention, the optical fiber, and a connector portion coupled to the end of the optical fiber and surrounding the outer peripheral surface of the optical fiber, and the receiving groove is inserted And a lens unit including a lens unit having a ball lens provided on a path through which the light source from the connector passes. A light source providing light to the optical fiber; The light source is divided into a reference beam that is reflected at the end of the connector portion and a sample beam that passes through the ball lens and is reflected back to the sample, and receives the reference beam and the sample beam by the reference beam and the sample beam. A photodiode generating a generated interference fringe signal; And a computer for receiving the interference fringe signal from the photodiode and converting the interference fringe signal into an image.

또한, 상기 볼렌즈의 표면은 무반사 코팅(Anti-reflection) 처리된 것이 바람직하다. In addition, the surface of the ball lens is preferably an anti-reflection coating (Anti-reflection).

또한, 상기 렌즈부가 삽입되는 삽입부를 구비하고, 상기 볼렌즈를 통과한 광원을 반사시키는 미러가 내부에 배치되며, 상기 미러에 의해 반사된 광원이 외부로 투과되는 투명부를 포함하는 반사부를 구비하는 것이 바람직하다.In addition, the lens unit is provided with an insertion portion, and a mirror for reflecting the light source passing through the ball lens is disposed therein, and having a reflector including a transparent portion through which the light source reflected by the mirror is transmitted to the outside. desirable.

또한, 상기 미러에 의해 반사된 상기 광원의 궤적이 직선이 되도록 상기 미러를 왕복이동시키는 엑츄에이터를 구비하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to include an actuator for reciprocating the mirror so that the trajectory of the light source reflected by the mirror is a straight line.

또한, 상기 반사부를 상기 렌즈부에 대하여 회전운동시키는 모터를 구비하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable to include a motor for rotating the reflector with respect to the lens unit.

본 발명에 따른 렌즈형 광프로브 및 이를 이용한 광학 단층 촬영 장치는, 렌즈형 광프로브의 제작을 용이하게 하고, 초점거리를 확대하여 작동거리(Working distance)를 늘리며, 대량생산이 가능하도록 하여 일회용으로 사용가능한 효과를 제공한다. The lens type optical probe and the optical tomography apparatus using the same according to the present invention facilitate the manufacture of the lens type optical probe, increase the working distance by increasing the focal length, and enable mass production to be disposable. Provide usable effects.

또한, 본 발명에 따른 렌즈형 광프로브 및 이를 이용한 광학 단층 촬영 장치는, 종래의 광섬유 프로브를 패키징할 때의 문제를 해결하여 광프로브의 오염을 방지하고, 또한, 대량생산이 가능하므로 다양한 분야, 예컨대, 치과진단용, 안과진단용, 피부진단용, 내시경의 제작 등과 같은 의료분야에서 광단층 촬영, 광영상 이미지 획득에서 사용가능할 뿐만 아니라 물질의 굴절율, 가스센서 등의 광센서 시스템에서 널리 사용될 수 있다.In addition, the lens-type optical probe and the optical tomography apparatus using the same according to the present invention solve the problem of packaging a conventional optical fiber probe to prevent contamination of the optical probe, and also mass production is possible because of various fields, For example, not only can be used in optical tomography, optical image acquisition in the medical field, such as dental diagnostic, ophthalmic diagnostic, skin diagnostic, endoscope production, etc., but also widely used in optical sensor system such as refractive index of material, gas sensor.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브의 단면도,
도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브와 종래 렌즈형 광프로브의 작동거리를 비교한 그래프,
도3는 본 발명의 다른 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브의 단면도,
도4는 도3의 요부를 발췌하여 도시한 도면,
도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브의 단면도,
도6은 도5의 요부를 발췌하여 도시한 도면,
도7은 도5의 작동 상태를 개략적으로 도시한 도면,
도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브의 단면도,
도9는 도8의 작동 상태를 개략적으로 도시한 도면,
도10은 본 발명의 따른 렌즈결합형 광프로브를 이용한 광학 단층 촬영 장치의 블럭도,
도11은 렌즈결합형 광프로브에 의한 공통로(common path)를 개략적으로 보여주는 도면,
도12는 본 발명에 따른 렌즈결합형 광프로브를 이용한 광학 단층 촬영 장치를 이용하여 획득한 샘플들의 이미지이다. 1 is a cross-sectional view of a lens-coupled optical probe according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a graph comparing the operating distance of the lens-coupled optical probe and the conventional lens-type optical probe according to an embodiment of the present invention,
3 is a cross-sectional view of a lens-coupled optical probe according to another embodiment of the present invention;
FIG. 4 is a drawing showing the main part of FIG. 3,
5 is a cross-sectional view of a lens-coupled optical probe according to another embodiment of the present invention;
6 is a view showing an extract of the main portion of FIG.
7 is a view schematically showing the operating state of FIG. 5;
8 is a cross-sectional view of a lens-coupled optical probe according to another embodiment of the present invention;
9 is a view schematically showing the operating state of FIG. 8;
10 is a block diagram of an optical tomography apparatus using a lens-coupled optical probe according to the present invention;
11 is a view schematically showing a common path by a lens-coupled optical probe;
12 is an image of samples obtained using an optical tomography apparatus using a lens-coupled optical probe according to the present invention.

이하, 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브의 단면도이고, 도2는 본 발명에 일 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브와 종래 렌즈형 광프로브의 작동거리를 비교한 그래프이다.1 is a cross-sectional view of a lens-coupled optical probe according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a graph comparing the operating distance of a lens-coupled optical probe and a conventional lens-type optical probe according to an embodiment of the present invention. .

먼저 도1을 참조하면, 본 발명 일 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브는, 광섬유(10), 커넥터부(20), 및 렌즈부(30)를 포함한다. First, referring to FIG. 1, a lens-coupled optical probe according to an exemplary embodiment of the present invention includes an optical fiber 10, a connector unit 20, and a lens unit 30.

상기 광섬유(10)는 중앙에 코어(11)가 배치되고, 상기 코어(11)의 외측으로 클래드층(12)이 배치된다. 광섬유(10)의 구성은 일반적인 광섬유와 동일한 바 그 구체적인 설명은 생략한다. In the optical fiber 10, a core 11 is disposed at a center thereof, and a cladding layer 12 is disposed outside the core 11. Since the configuration of the optical fiber 10 is the same as a general optical fiber, detailed description thereof will be omitted.

상기 커넥터부(20)는 상기 광섬유(10)의 단부에 결합되고, 상기 광섬유(10)의 외주면을 감싼다. 상기 커넥터부(20)는 세라믹 소재로 이루어져 상기 광섬유(10)의 단부에 결합된다. 본 실시예에서 상기 커넥터부(20)는 상기 광섬유(10)의 단부 측을 감싸고 있으며, 상기 광섬유(10)의 끝과 상기 커넥터부(20)의 끝이 일치한다.The connector unit 20 is coupled to an end of the optical fiber 10 and surrounds an outer circumferential surface of the optical fiber 10. The connector part 20 is made of a ceramic material and is coupled to an end of the optical fiber 10. In the present embodiment, the connector portion 20 surrounds the end side of the optical fiber 10, and the end of the optical fiber 10 coincides with the end of the connector portion 20.

상기 렌즈부(30)는 상기 광섬유(10)에 렌즈를 결합시키기 위해서 구비된 것으로, 금속재질로 이루어진다. 상기 렌즈부(30)에 의해 광섬유(10) 및 커넥터부(20)의 단부가 외부에 노출되지 않으므로 외부 오염원으로부터 청결을 유지할 수 있으며, 상기 광섬유(10)의 단부와 상기 렌즈부(30)에 결합되는 볼렌즈(37)와의 거리를 확보하여 작동거리(working distance)를 보다 크게 확보할 수 있다. The lens unit 30 is provided to couple the lens to the optical fiber 10, and is made of a metallic material. Since the ends of the optical fiber 10 and the connector 20 are not exposed to the outside by the lens unit 30, cleanliness can be maintained from an external pollution source, and the ends of the optical fiber 10 and the lens unit 30 can be maintained. By securing a distance from the ball lens 37 to be coupled can be secured a larger working distance (working distance).

물론, 렌즈부(30)를 커넥터부(20)에 패키징할 때, 볼렌즈(37)의 크기 및 렌즈부(30)에 삽입되는 커넥터부(20)와 볼렌즈(37)와의 거리를 다양하게 셋팅함으로써 다양한 작동거리를 갖는 광프로브를 제작할 수 있다. Of course, when the lens unit 30 is packaged in the connector unit 20, the size of the ball lens 37 and the distance between the connector unit 20 inserted into the lens unit 30 and the ball lens 37 may be varied. By setting, optical probes with various working distances can be manufactured.

구체적으로, 상기 렌즈부(30)는 수용홈(33)과 볼렌즈(37)를 포함한다.In detail, the lens unit 30 includes a receiving groove 33 and a ball lens 37.

상기 수용홈(33)은 상기 커넥터부(20)가 삽입되는 부분이다. 즉, 상기 커넥터부(20)는 상기 수용홈(33)에 끼워져 그 내주면이 상기 수용홈(33)의 내주면에 밀착된다. 상기 수용홈(33)의 내측에는 상기 커넥터부(20)가 삽입되는 깊이를 일정하게 하기 위하여 걸림턱(35)이 배치될 수 있다. The receiving groove 33 is a portion into which the connector portion 20 is inserted. That is, the connector part 20 is fitted into the receiving groove 33 so that the inner peripheral surface thereof is in close contact with the inner peripheral surface of the receiving groove 33. A locking jaw 35 may be disposed inside the receiving groove 33 to make the depth into which the connector part 20 is inserted constant.

상기 볼렌즈(37)는 상기 커넥터부(20)로부터 나온 광원이 지나가는 경로 상에 마련된 렌즈로서 구형 또는 타원형의 형상 등을 취하는 렌즈이다. 상기 렌즈부(30)는 상기 볼렌즈(37)가 삽입되어 고정되는 결합공(34)을 구비한다.The ball lens 37 is a lens provided on a path through which the light source from the connector 20 passes, and has a spherical or elliptical shape. The lens unit 30 includes a coupling hole 34 into which the ball lens 37 is inserted and fixed.

본 실시예에 따르면, 상기 렌즈부(30)는 상기 커넥터부(20)의 외주면에 결합되는 통형부재(31)와, 상기 통형부재(31)의 단부에 결합되며 상기 볼렌즈(37)가 결합되는 결합공(34)이 형성된 볼렌즈결합부(32)로 이루어진다. 상기 수용홈(33)은 상기 통형부재(31)의 내부에 형성된 공간이며, 상기 통형부재(31)의 일단부에는 그 직경방향으로 외측으로 돌출되는 돌출부(36)가 형성된다. According to the present embodiment, the lens unit 30 is coupled to the cylindrical member 31 coupled to the outer circumferential surface of the connector unit 20 and the end of the cylindrical member 31, the ball lens 37 is coupled It consists of a ball lens coupling portion 32 is formed with a coupling hole (34). The receiving groove 33 is a space formed inside the cylindrical member 31, and one end of the cylindrical member 31 is formed with a protrusion 36 protruding outward in the radial direction thereof.

본 실시예에 따르면, 상기 볼렌즈(37)의 표면은 무반사 코팅(Anti-reflection) 처리되어 있다. 상기 볼렌즈(37)의 표면이 무반사 코팅처리됨으로써, 본 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브에 있어서 상기 광섬유(10)가 공통로(common path)의 기능을 수행할 수 있게 된다. 상기 공통로 기능에 관하여는 후술하도록 한다.According to the present embodiment, the surface of the ball lens 37 is subjected to an anti-reflection coating. Since the surface of the ball lens 37 is antireflective coating treatment, the optical fiber 10 in the lens-coupled optical probe according to the present embodiment can perform the function of a common path. The common channel function will be described later.

도2는 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브와 종래 렌즈형 광프로브의 작동거리를 비교한 그래프이다. 종래 렌즈형 광프로브는 광섬유의 단부에 아크를 조사하여 광섬유 단부가 렌즈형태로 제작된 광프로브이다.Figure 2 is a graph comparing the operating distance of the lens-coupled optical probe according to an embodiment of the present invention and the conventional lens-type optical probe. Conventional lens-type optical probes are optical probes in which the end of the optical fiber is made in the form of a lens by irradiating an arc to the end of the optical fiber.

도2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브의 작동거리는 5mm이고, 종래 렌즈형 광프로브의 작동거리는 1.2mm이다. 본 발명 일 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브의 작동거리가 종래보다 4배 정도 향상되었음을 볼 수 있다. As shown in Figure 2, the operating distance of the lens-coupled optical probe according to an embodiment of the present invention is 5mm, the operating distance of the conventional lens-type optical probe is 1.2mm. It can be seen that the operating distance of the lens-coupled optical probe according to an embodiment of the present invention is improved by about 4 times.

한편, 도3, 도5, 및 도8을 본 발명의 다른 실시예들에 따른 렌즈결합형 광프로브의 단면도를 도시한다. 3, 5, and 8 show cross-sectional views of a lens-coupled optical probe according to other embodiments of the present invention.

도3을 참조하면, 본 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브는, 도1의 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브에 반사부(40)가 더 구비된 형태이다. Referring to FIG. 3, the lens-coupled optical probe according to the present embodiment is further provided with a reflector 40 in the lens-coupled optical probe according to the embodiment of FIG. 1.

상기 반사부(40)는 측면 조영이 가능한 광프로브를 구현하기 위해서 마련된 것으로, 삽입부(41), 미러(42), 및 투명부(43)를 포함한다.The reflection part 40 is provided to implement an optical probe capable of side contrast, and includes an insertion part 41, a mirror 42, and a transparent part 43.

상기 삽입부(41)는 상기 렌즈부(30)가 삽입되는 부분으로, 금속소재의 실린더형으로 이루어진다. 상기 삽입부(41)의 일단은 상기 렌즈부(30)의 돌출부(36)와 결합된다. The insertion part 41 is a part into which the lens part 30 is inserted, and is formed in a cylindrical shape of a metal material. One end of the insertion portion 41 is coupled to the protrusion 36 of the lens unit 30.

상기 미러(42)는 상기 볼렌즈(37)를 통과한 광원을 반사시키기 위해 구비된다. 상기 미러(42)는 상기 광원의 경로를 바꾸기 위해서 구비된 것으로, 본 실시예에서는 상기 볼렌즈(37)의 초점거리 근방에서 볼렌즈(37)를 통과한 광을 90도 꺾을 수 있도록 약 45도 기울어지게 배치된다. 따라서, 상기 볼렌즈(37)를 통과한 광은 상기 볼렌즈(37)로부터 상기 미러(42)까지의 광의 경로로부터 90도 반사되어 나아간다.The mirror 42 is provided to reflect the light source passing through the ball lens 37. The mirror 42 is provided to change the path of the light source. In the present embodiment, the mirror 42 is about 45 degrees to bend the light passing through the ball lens 37 in the vicinity of the focal length of the ball lens 37. It is placed inclined. Accordingly, the light passing through the ball lens 37 is reflected by 90 degrees from the path of the light from the ball lens 37 to the mirror 42.

상기 투명부(43)는 상기 미러(42)에 의해 반사된 광원이 외부로 투과되도록 구비된다. 도4는 반사부(40)의 사시도이며, 이를 참조하면 상기 투명부(43)는 상기 삽입부(41)의 외주면에 원형으로 결합된 투명한 소재이다. 상기 미러(42)에 반사된 광이 상기 투명부(43)를 통과하여 상기 렌즈결합형 광프로브의 길이방향에 대하여 수직한 방향에 대하여 조영이 가능하도록 한다. The transparent part 43 is provided so that the light source reflected by the mirror 42 is transmitted to the outside. 4 is a perspective view of the reflecting portion 40. Referring to this, the transparent portion 43 is a transparent material coupled to the outer peripheral surface of the insertion portion 41 in a circular shape. The light reflected by the mirror 42 passes through the transparent part 43 to allow contrast in a direction perpendicular to the longitudinal direction of the lens-coupled optical probe.

즉, 상기 렌즈결합형 광프로브에 대한 측면의 조영을 가능하게 한다. 물론, 상기 투명부(43)는 도6에 도시된 바와 같이, 상기 반사부(40)의 길이방향에 대응하는 방향으로 길게 형성될 수도 있다.That is, it is possible to contrast the side of the lens-coupled optical probe. Of course, the transparent portion 43 may be formed long in the direction corresponding to the longitudinal direction of the reflecting portion 40, as shown in FIG.

도5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브를 도시한다. Figure 5 shows a lens coupled optical probe according to another embodiment of the present invention.

도5를 참조하면, 본 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브는, 도3의 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브에 엑츄에이터(50)가 더 구비된 형태이다. 본 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브는 상술한 반사부(40)를 그대로 구비하고, 상기 엑츄에이터(50)는 미러(42)가 왕복이동시킴으로써 샘플을 스캔하기 위해 구비된다. Referring to FIG. 5, the lens-coupled optical probe according to the present embodiment is further provided with an actuator 50 in the lens-coupled optical probe according to the embodiment of FIG. 3. The lens-coupled optical probe according to the present embodiment includes the reflector 40 as described above, and the actuator 50 is provided to scan a sample by reciprocating the mirror 42.

다만, 도6을 참조하면 본 실시예에 채용된 상기 반사부(40)는, 도4의 반사부(40)와는 달리, 투명부(43)가 상기 반사부(40)의 길이방향에 대응하는 방향으로 길게 형성되어 있다.However, referring to FIG. 6, unlike the reflecting portion 40 of FIG. 4, the reflecting portion 40 employed in the present embodiment has a transparent portion 43 corresponding to the longitudinal direction of the reflecting portion 40. It is formed long in the direction.

상기 엑츄에이터(50)는 상기 미러(42)에 의해 반사된 상기 광원의 궤적이 직선이 되도록 상기 미러(42)를 왕복이동시킨다. 이는 종래의 갈보 미러(Galvo-mirror)의 구동방식을 채용하며, 레이저 마킹이나 광을 이용한 검사장비 및 이미징 시스템에 사용되는 방식이므로, 그 구체적인 설명은 생략한다. 도7은 미러(42)가 왕복이동할 때 샘플이 스캔되는 과정을 개략적으로 도시한 것이다. The actuator 50 reciprocates the mirror 42 so that the trajectory of the light source reflected by the mirror 42 becomes a straight line. This adopts a conventional galvo-mirror driving method, and is used in inspection equipment and imaging systems using laser marking or light, and thus a detailed description thereof will be omitted. Fig. 7 schematically illustrates the process in which a sample is scanned when the mirror 42 reciprocates.

상기 엑츄에이터(50)에 의해 상기 미러(42)가 화살표 A 방향으로 운동할 때, 상기 미러(42)에 의해 반사되는 광원은 상기 반사부(40)의 길이방향으로 길게 형성된 투명부(43)를 통과하여 샘플의 표면에서 화살표 B 방향으로 이동하면서 샘플을 스캔하게 된다.When the mirror 42 moves in the direction of arrow A by the actuator 50, the light source reflected by the mirror 42 causes the transparent portion 43 formed to extend in the longitudinal direction of the reflecting portion 40. The sample is scanned while moving in the direction of the arrow B on the surface of the sample.

도8은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브를 도시한다.Figure 8 shows a lens coupled optical probe according to another embodiment of the present invention.

도8에 따른 렌즈결합형 광프로브는, 도3의 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브에 모터(60)가 더 구비된 형태이다. 본 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브는 도3의 실시예에 따른 반사부(40)를 그대로 구비하고, 상기 모터(60)에 의해 상기 반사부(40)를 회전시킴으로써 샘플의 3차원 이미지를 얻을 수 있도록 한다. The lens-coupled optical probe according to FIG. 8 is further provided with a motor 60 in the lens-coupled optical probe according to the embodiment of FIG. 3. The lens-coupled optical probe according to the present embodiment includes the reflector 40 according to the embodiment of FIG. 3 as it is, and rotates the reflector 40 by the motor 60 to produce a three-dimensional image of the sample. To get it.

다만, 상기 반사부(40)는 상기 렌즈부(30)의 돌출부(36)에 고정되지 않는다. 물론, 상기 반사부(40)의 투명부(43)는 도6에 도시된 바와 같이, 반사부(40)의 길이방향에 대응하는 방향으로 길게 형성될 수 있다. However, the reflector 40 is not fixed to the protrusion 36 of the lens unit 30. Of course, the transparent portion 43 of the reflecting portion 40 may be formed long in a direction corresponding to the longitudinal direction of the reflecting portion 40, as shown in FIG.

도8을 참조하면, 본 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브는, 모터(60)에 의해 회전하는 회전부재(70)를 구비하고, 상기 회전부재(70)의 회전시 상기 반사부(40)가 함께 회전하도록 구성된다.Referring to FIG. 8, the lens-coupled optical probe according to the present embodiment includes a rotating member 70 that is rotated by a motor 60, and the reflector 40 when the rotating member 70 is rotated. Is configured to rotate together.

도9는 본 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브를 이용하여 내시경을 실시하는 모습의 개략적으로 도시한 것이다. 렌즈결합형 광프로브가 인체의 장기(3)에 삽입된 후에, 반사부(40)가 모터(60)에 의해 화살표 C 방향으로 회전할 때, 상기 미러(42)에 의해 반사되는 광원은 상기 투명부(43)를 통과하여 샘플의 표면에서 화살표 D 방향으로 이동하면서 샘플을 스캔하게 된다.FIG. 9 is a schematic diagram of an embodiment of performing an endoscope using a lens-coupled optical probe according to the present embodiment. After the lens-coupled optical probe is inserted into the organ 3 of the human body, when the reflecting portion 40 rotates in the direction of arrow C by the motor 60, the light source reflected by the mirror 42 is transparent. The sample is scanned while moving through the portion 43 in the direction of the arrow D on the surface of the sample.

한편, 본 발명의 다른 측면에 따르면, 렌즈결합형 광프로브를 이용한 광학 단층 촬영 장치가 제공된다. On the other hand, according to another aspect of the present invention, there is provided an optical tomography apparatus using a lens-coupled optical probe.

도10을 참조하면, 본 실시예에 따른 렌즈결합형 광프로브를 이용한 광학 단층 촬영 장치는, 상술한 렌즈결합형 광프로브(100), 광원(200), 포토 다이오드(300), 및 컴퓨터(400)를 포함한다.Referring to FIG. 10, the optical tomography apparatus using the lens-coupled optical probe according to the present embodiment includes the lens-coupled optical probe 100, the light source 200, the photodiode 300, and the computer 400. ).

상기 렌즈결합형 광프로브(100)는 상술한 다양한 실시예로 구현이 가능한 것이며, 앞서 상세히 설명하였으므로 그 구체적인 구성에 관하여는 설명을 생략한다. The lens-coupled optical probe 100 may be embodied in various embodiments described above, and since the lens coupling type optical probe 100 has been described in detail above, its detailed configuration will be omitted.

상기 광원(200)은 광섬유(10)에 광을 제공하는 소스이다.The light source 200 is a source for providing light to the optical fiber 10.

상기 포토 다이오드(300)는 기준빔과 샘플빔에 의해 생성되는 간섭무늬 신호를 생성한다. 구체적으로, 상기 렌즈결합형 광프로브(100)는 공통로(common path) 프로브로서 작용한다. 도11을 참조하면, 광섬유(10)에 제공된 광원(200)이 커넥터부(20)의 단부에서 1차적으로 반사되는데 그 광을 기준빔으로 사용하고, 상기 볼렌즈(37)를 통과한 후 샘플(600)에 반사되어 되돌아 오는 광을 샘플빔으로 사용한다. 상기 볼렌즈(37)의 표면에는 무반사 코팅 처리가 되있으므로, 볼렌즈(37)의 표면에서는 광의 반사가 없으므로 상기 기준빔과 간섭을 야기하는 다른 광이 발생하지 않는다. 따라서, 광섬유(10)에 제공된 광원(200)은 렌즈결합형 광프로브(100)에서 기준빔과 샘플빔으로 나뉘어지고, 상기 기준빔과 샘플빔은 같은 광섬유(10)를 통하여 진행하게 된다. The photodiode 300 generates an interference fringe signal generated by the reference beam and the sample beam. Specifically, the lens-coupled optical probe 100 acts as a common path probe. Referring to FIG. 11, the light source 200 provided in the optical fiber 10 is primarily reflected at the end of the connector portion 20. The light is used as a reference beam, and the sample is obtained after passing through the ball lens 37. The light reflected back at 600 is used as the sample beam. Since the surface of the ball lens 37 is subjected to the anti-reflective coating, no reflection of light occurs on the surface of the ball lens 37 so that no other light causing interference with the reference beam is generated. Accordingly, the light source 200 provided in the optical fiber 10 is divided into a reference beam and a sample beam in the lens-coupled optical probe 100, and the reference beam and the sample beam travel through the same optical fiber 10.

도10을 참조하면, 상기 기준빔과 상기 샘플빔은 서큘레이터(500)에 의해 포토 다이오드(300) 측으로 유도되고, 상기 기준빔과 샘플빔의 경로차이에 의해 간섭무늬가 발생된다. 상기 포토 다이오드(300)는 상기 간섭무늬 신호를 전기적 신호를 변환한다. 포토 다이오드(300)의 구성은 이미 공지된 바, 그 구체적인 설명은 생략한다.Referring to FIG. 10, the reference beam and the sample beam are guided to the photodiode 300 by the circulator 500, and an interference fringe is generated by the path difference between the reference beam and the sample beam. The photodiode 300 converts the interference fringe signal into an electrical signal. The configuration of the photodiode 300 is already known, and a detailed description thereof will be omitted.

상기 컴퓨터(400)는 상기 포토 다이오드(300)로부터 간섭무늬 신호를 수신하여 이미지로 변환한다. 간섭무늬에 대한 전기적 신호를 이미지로 변환하는 과정 역시 이미 공지된 바에 의하므로 그 구체적인 설명은 생략한다. The computer 400 receives the interference fringe signal from the photodiode 300 and converts the signal into an image. Since the process of converting an electrical signal for an interference fringe into an image is also already known, a detailed description thereof will be omitted.

도12는 본 발명에 따른 렌즈결합형 광프로브를 이용한 광학 단층 촬영 장치를 이용하여 획득한 샘플의 이미지이다. 도12는 아코야 진주, 남양진주, 흑진주, 담수진주의 단층 이미지를 보여준다. 이처럼, 본 발명에 따른 광학 단층 촬영장치는 치아의 단층 영상 뿐만 아니라, 진주의 감별을 위한 시스템으로도 활용할 수 있다. 12 is an image of a sample obtained by using an optical tomography apparatus using a lens-coupled optical probe according to the present invention. 12 shows tomographic images of Akoya pearls, Namyang pearls, black pearls, and fresh water pearls. As such, the optical tomography apparatus according to the present invention may be utilized as a system for discriminating pearls as well as tomographic images of teeth.

본 실시예에 따른, 렌즈결합형 광프로브를 이용한 광학 단층 촬영 장치는, 상술한 렌즈결합형 광프로브(100)를 그대로 채용하므로, 샘플(600)의 일방향으로의 스캔 또는 회전에 의한 3차원적 스캔이 가능함을 물론이다. In the optical tomography apparatus using the lens-coupled optical probe according to the present embodiment, since the lens-coupled optical probe 100 described above is employed as it is, the three-dimensional image of the sample 600 is scanned or rotated in one direction. Of course, scanning is possible.

이처럼, 본 발명에 따른 렌즈결합형 광프로브 및 이를 이용한 광학 단층 촬영 장치는, 광섬유(10)에 렌즈를 용이하게 패키징하여 렌즈결합형 광프로브가 외부 오염원에 대하여 오염되는 것을 용이하게 방지하고, 커넥터부(20)와 볼렌즈(37)와의 거리를 길게 확보하여 작동거리를 획기적으로 향상시킬 수 있으며, 간편한 방법으로 광프로브를 제작하므로 대량생산이 가능한 효과를 제공한다. As described above, the lens-coupled optical probe according to the present invention and the optical tomography apparatus using the same easily package the lens in the optical fiber 10 to easily prevent the lens-coupled optical probe from being contaminated with external pollutants, and the connector The long distance between the part 20 and the ball lens 37 can be secured to significantly improve the working distance, and since the optical probe is manufactured in a simple manner, mass production is possible.

이에 일회용으로 사용 가능한 효과를 제공할 수 있다. 종래 의료용 프로브는 세척을 통해 재사용함으로써 환자에게 불쾌감을 줄 수 있으나, 본 발명에 따른 렌즈결합형 광프로브 및 이를 이용한 광학 단층 촬영 장치는 렌즈의 패키징이 간편하게 이루어지므로 대량생산하여 위생적으로 사용할 수 있으며, 광을 이용한 치과, 안과, 피부과, 내시경 분야 등의 다양한 분야에 사용이 가능하다.This can provide a single useable effect. Conventional medical probes may cause discomfort to the patient by reusing through washing, but the lens-coupled optical probe and the optical tomography apparatus using the same according to the present invention can be produced in a hygienic manner by mass production of the lens. It can be used in various fields such as dentistry, ophthalmology, dermatology, endoscopy using light.

이상, 본 발명을 바람직한 실시예들을 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예들에 한정되지 않으며, 본 발명의 범주를 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 많은 변형이 제공될 수 있다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, and many modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

10... 광섬유 11... 코어
12... 클래드층 20... 커넥터부
30... 렌즈부 31... 통형부재
32... 볼렌즈결합부 33... 수용홈
34... 결합공 35... 걸림턱
36... 돌출부 37... 볼렌즈
40... 반사부 41... 삽입부
42... 미러 43... 투명부
50... 엑츄에이터 60... 모터
70... 회전부재 100... 렌즈결합형 광프로브
200... 광원 300... 포토 다이오드
400... 컴퓨터 500... 서큘레이터
600... 샘플10 ... fiber optic 11 ... core
12 ... Clad layer 20 ... Connector part
30. Lens section 31. Tubular member
32 ... ball lens coupling 33 ... receiving groove
34 ... Joiner 35 ... Jamming jaw
36 ... projection 37 ... ball lens
40 ... Reflector 41 ... Insert
42 ... mirror 43 ... transparent
50 ... actuator 60 ... motor
70 ... rotating member 100 ... lens-coupled optical probe
200 ... light source 300 ... photodiode
400 ... Computer 500 ... Circulator
600 ... Sample

Claims (10)

광섬유;
상기 광섬유의 단부에 결합되며, 상기 광섬유의 외주면을 감싸는 커넥터부;
상기 커넥터부가 삽입되는 수용홈을 구비하고, 상기 커넥터부로부터 나온 광원이 지나가는 경로 상에 마련되는 볼렌즈를 갖는 렌즈부;를 포함하고,
상기 렌즈부가 삽입되는 삽입부를 구비하고, 상기 볼렌즈를 통과한 광원을 반사시키는 미러가 내부에 배치되며, 상기 미러에 의해 반사된 광원이 외부로 투과되는 투명부를 포함하는 반사부를 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈결합형 광프로브.Optical fiber;
A connector portion coupled to an end of the optical fiber and surrounding an outer circumferential surface of the optical fiber;
And a lens unit having a receiving groove into which the connector unit is inserted, and having a ball lens provided on a path through which the light source from the connector passes.
And a reflecting part including an insertion part into which the lens part is inserted, a mirror reflecting a light source passing through the ball lens, and a transparent part through which the light source reflected by the mirror is transmitted to the outside. Lens coupled optical probe. 제1항에 있어서,
상기 볼렌즈의 표면은 무반사 코팅(Anti-reflection) 처리된 것을 특징으로 하는 렌즈결합형 광프로브.The method of claim 1,
The surface of the ball lens is a lens-coupled optical probe, characterized in that the anti-reflection coating (Anti-reflection). 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 미러에 의해 반사된 상기 광원의 궤적이 직선이 되도록 상기 미러를 왕복이동시키는 엑츄에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈결합형 광프로브.The method of claim 1,
And an actuator for reciprocating the mirror so that the trajectory of the light source reflected by the mirror becomes a straight line. 제1항에 있어서,
상기 반사부를 상기 렌즈부에 대하여 회전운동시키는 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈결합형 광프로브.The method of claim 1,
And a motor for rotating the reflector relative to the lens unit. 광섬유와, 상기 광섬유의 단부에 결합되며 상기 광섬유의 외주면을 감싸는 커넥터부와, 상기 커넥터부가 삽입되는 수용홈을 구비하고 상기 커넥터부로부터 나온 광원이 지나가는 경로 상에 마련되는 볼렌즈를 갖는 렌즈부를 포함하는 렌즈결합형 광프로브;
상기 광섬유에 광을 제공하는 광원;
상기 광원이 상기 커넥터부의 단부에 반사되는 기준빔과 상기 볼렌즈를 통과한 후 샘플에 반사되어 되돌아 오는 샘플빔으로 나뉘어지고, 상기 기준빔과 상기 샘플빔을 받아서 상기 기준빔과 상기 샘플빔에 의해 생성되는 간섭무늬 신호를 생성하는 포토 다이오드; 및
상기 포토 다이오드로부터 상기 간섭무늬 신호를 수신하여 이미지로 변환하는 컴퓨터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 렌즈결합형 광프로브를 이용한 광학 단층 촬영 장치.A lens portion having an optical fiber, a connector portion coupled to an end of the optical fiber and surrounding an outer circumferential surface of the optical fiber, and a ball lens having a receiving groove into which the connector portion is inserted and provided on a path through which the light source from the connector passes; A lens-coupled optical probe;
A light source providing light to the optical fiber;
The light source is divided into a reference beam that is reflected at the end of the connector portion and a sample beam that passes through the ball lens and is reflected back to the sample, and receives the reference beam and the sample beam by the reference beam and the sample beam. A photodiode generating a generated interference fringe signal; And
And a computer for receiving the interference fringe signal from the photodiode and converting the interference fringe signal into an image. 제6항에 있어서,
상기 볼렌즈의 표면은 무반사 코팅(Anti-reflection) 처리된 것을 특징으로 하는 렌즈결합형 광프로브를 이용한 광학 단층 촬영 장치.The method according to claim 6,
The surface of the ball lens is an optical tomography apparatus using a lens-coupled optical probe, characterized in that the anti-reflection coating (Anti-reflection). 제6항에 있어서,
상기 렌즈부가 삽입되는 삽입부를 구비하고, 상기 볼렌즈를 통과한 광원을 반사시키는 미러가 내부에 배치되며, 상기 미러에 의해 반사된 광원이 외부로 투과되는 투명부를 포함하는 반사부를 구비하는 것을 특징으로 렌즈결합형 광프로브를 이용한 광학 단층 촬영 장치.The method according to claim 6,
And a reflecting part including an insertion part into which the lens part is inserted, a mirror reflecting a light source passing through the ball lens, and a transparent part through which the light source reflected by the mirror is transmitted to the outside. Optical tomography apparatus using a lens-coupled optical probe. 제8항에 있어서,
상기 미러에 의해 반사된 상기 광원의 궤적이 직선이 되도록 상기 미러를 왕복이동시키는 엑츄에이터를 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈결합형 광프로브를 이용한 광학 단층 촬영 장치.9. The method of claim 8,
And an actuator for reciprocating the mirror such that the trajectory of the light source reflected by the mirror becomes a straight line. 제8항에 있어서,
상기 반사부를 상기 렌즈부에 대하여 회전운동시키는 모터를 구비하는 것을 특징으로 하는 렌즈결합형 광프로브를 이용한 광학 단층 촬영 장치.9. The method of claim 8,
Optical tomography apparatus using a lens-coupled optical probe characterized in that it comprises a motor for rotating the reflecting portion relative to the lens unit.
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