KR101658447B1

KR101658447B1 - Oct 시스템용 광학 결합 장치

Info

Publication number: KR101658447B1
Application number: KR1020150097877A
Authority: KR
Inventors: 하진용; 이승완
Original assignee: 세종대학교산학협력단
Priority date: 2015-07-09
Filing date: 2015-07-09
Publication date: 2016-09-21

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 OCT 시스템용 광학 결합 장치는 케이스 내부에서 콜리메이터 렌즈를 감싸면서 고정하는 콜리메이터 홀더; 상기 케이스에 구비된 복수의 관통홀을 통해 상기 콜리메이터 홀더에 체결되고, 상기 콜리메이터 홀더의 조임 및 풀림 동작에 의해 상기 콜리메이터 렌즈의 중심축인 제1 광축을 조정하는 복수의 제1 조정 스크류; 상기 케이스 내부에서 상기 콜리메이터 렌즈와 마주보며 이격 배치된 모터 샤프트의 일단을 감싸도록 결합되는 베어링; 및 상기 케이스에 구비된 복수의 관통홀을 통해 상기 베어링에 체결되고, 상기 베어링의 조임 및 풀림 동작에 의해 상기 모터 샤프트의 내부에 구비된 광섬유 코어의 중심축인 제2 광축을 조정하는 복수의 제2 조정 스크류를 포함한다.

Description

OCT 시스템용 광학 결합 장치{OPTICAL COUPLING DEVICE FOR OCT SYSTEM}

본 발명의 실시예들은 OCT 시스템용 광학 결합 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 광간섭 단층 촬영법(optical coherence tomography; OCT)은 혈관 질환 등에 사용되고 있으며, 인체의 혈관 등의 내부 구조를 형상화하기 위해 공간적인 해상도(spatial resolution)를 제공한다.

이러한 광간섭 단층 촬영법은, 두 가지의 적외선 빛을 만들어내기 위해서 크롬 등을 사용한 레이저를 사용할 수 있으며, 레이저의 광(빛 에너지)을 인체에 삽입한 카테터(catheter, 도뇨관)를 통해 조사하여 목표로 하는 신체기관의 표면에서 반사되도록 한다.

그리고, 신체기관의 표면으로부터 반사된 광이 카테터를 따라 되돌아오며, 이때 되돌아오는 광과 별도의 광을 간섭시킨다. 이때, 두 가지 광의 상호 작용을 통해 광자의 위치와 어떻게 반사가 이루어졌는지에 대한 각종 광학 정보를 획득할 수 있다.

심혈관 OCT 단면 영상을 얻기 위해서는 카테터(catheter)를 대퇴동맥과 대동맥을 통해 진단해야 할 심혈관(3~5mm 지름) 내에 위치시킨 후, 초당 100바퀴 회전과 20mm/s 속도로 당김(pullback)으로써 심혈관 내부를 촬영한다(즉, 혈관 단면 영상을 초당 0.2mm 간격으로 100프레임(frame) 재생).

이때, 카테터 회전과 당김을 위해 회전접합부(rotary junction)가 구현되는데, 카테터와 OCT 시스템을 연결하고 카테터를 회전하기 위해서는 optical rotational device가 구현되어야 한다. 회전하는 광학계와 조정한 광학계를 정렬할 때 광 결합손실을 최소화하는 것이 필요하다.

관련 선행기술로는 대한민국 공개특허공보 제10-2015-0018801호(발명의 명칭: 신장 신경조절용 다중-전극 카테터 어셈블리, 관련 시스템 및 방법, 공개일자: 2015.02.24)가 있다.

본 발명의 일 실시예는 제1 및 제2 조정 스크류를 사용하여 광축을 조정함으로써 광축의 결합 손실을 최소화할 수 있으며, 이를 통해 광축의 회전에 따른 광 세기를 일정하게 유지할 수 있도록 하는 OCT 시스템용 광학 결합 장치를 제공한다.

본 발명의 일 실시예는 커플링을 이용하여 모터 샤프트에 체결된 베어링에 완충 효과를 제공함으로써 베어링의 손상을 방지할 수 있으며, 나아가 모터에 인가되는 부하를 감소시켜 모터의 수명을 연장시킬 수 있는 OCT 시스템용 광학 결합 장치를 제공한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제(들)로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제(들)은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 OCT 시스템용 광학 결합 장치는 상기 모터 샤프트에 결합되되, 상기 베어링 및 상기 모터 샤프트에 연결된 모터 사이에서 상기 모터 샤프트를 감싸도록 결합 배치되고, 상기 제1 및 제2 광축의 조정에 따른 상기 베어링의 손상을 방지하기 위한 완충 작용을 하는 커플링을 더 포함할 수 있다.

상기 커플링은 탄성력을 가짐으로써 상기 완충 작용을 하는 탄성체로 형성될 수 있다.

상기 탄성체는 스프링을 포함할 수 있다.

상기 제1 조정 스크류는 상기 콜리메이터 홀더와 대응되는 위치의 상기 케이스에 둘레면을 따라 둘레 방향으로 일정 간격 이격되게 구비된 상기 복수의 관통홀을 통해 상기 콜리메이터 홀더에 체결되어, 상기 대응되는 위치별 상기 콜리메이터 홀더의 조임 및 풀림 동작에 의해 상기 제1 광축을 조정할 수 있다.

상기 제1 조정 스크류는 적어도 3개의 관통홀을 통해 상기 콜리메이터 홀더에 나사 체결되어, 적어도 3개의 위치별 상기 콜리메이터 홀더의 조임 및 풀림 동작에 의해 상기 제1 광축을 조정할 수 있다.

상기 제2 조정 스크류는 상기 베어링과 대응되는 위치의 상기 케이스에 둘레면을 따라 둘레 방향으로 일정 간격 이격되게 구비된 상기 복수의 관통홀을 통해 상기 베어링에 체결되어, 상기 대응되는 위치별 상기 베어링의 조임 및 풀림 동작에 의해 상기 제2 광축을 조정할 수 있다.

상기 제2 조정 스크류는 적어도 3개의 관통홀을 통해 상기 베어링에 나사 체결되어, 적어도 3개의 위치별 상기 베어링의 조임 및 풀림 동작에 의해 상기 제2 광축을 조정할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 OCT 시스템용 광학 결합 장치는 상기 모터 샤프트에 연결된 모터의 구동에 따른 상기 모터 샤프트의 회전에 의해 발생하는 열에 의한 광 부품의 특성 변화를 방지하기 위해, 상기 모터의 외부 장치에 마련되는 방열핀을 더 포함할 수 있다.

기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 첨부 도면들에 포함되어 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 제1 및 제2 조정 스크류를 사용하여 광축을 조정함으로써 광축의 결합 손실을 최소화할 수 있으며, 이를 통해 광축의 회전에 따른 광 세기를 일정하게 유지할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 커플링을 이용하여 모터 샤프트에 체결된 베어링에 완충 효과를 제공함으로써 베어링의 손상을 방지할 수 있으며, 나아가 모터에 인가되는 부하를 감소시켜 모터의 수명을 연장시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 모터에 방열핀을 구비하여 모터의 구동에 따른 모터 샤프트의 회전에 의해 발생하는 열에 의한 광 부품의 특성 변화를 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 OCT 시스템용 광학 결합 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 A-A' 선에 따른 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B' 선에 따른 단면도이다.
도 4는 광축 불량에 따른 회전 각도별 광 세기의 변화를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 OCT 시스템용 광학 결합 장치에 추가로 포함된 방열핀을 설명하기 위해 도시한 도면이다.

본 발명의 이점 및/또는 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.

도 1 내지 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 OCT 시스템용 광학 결합 장치를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 특히, 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 OCT 시스템용 광학 결합 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 A-A' 선에 따른 단면도이며, 도 3은 도 1의 B-B' 선에 따른 단면도이다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 OCT 시스템용 광학 결합 장치(100)는 콜리메이터 홀더(Collimator Holder)(110), 복수의 제1 조정 스크류(adjust screw)(120), 베어링(Bearing)(130), 복수의 제2 조정 스크류(140), 및 커플링(Coupling)(150)을 포함하여 구성될 수 있다.

상기 콜리메이터 홀더(110)는 케이스(102) 내부에서 콜리메이터 렌즈(104)를 감싸면서 고정한다. 이를 위해, 상기 콜리메이터 홀더(110)는 상기 케이스(102)의 내부 단면에 대응되는 형상을 가질 수 있으며, 중앙에 천공된 홀을 구비할 수 있다.

예컨대, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 콜리메이터 홀더(110)는 상기 케이스(102)가 중공된 원통형으로 형성된 경우, 그 내부 단면에 대응되는 원통 형상을 가질 수 있으며, 중앙에 천공된 홀을 통해 상기 콜리메이터 렌즈(104)와 체결되어 상기 콜리메이터 렌즈(104)를 감싸면서 고정할 수 있다.

여기서, 상기 콜리메이터 렌즈(104)는 상기 케이스(102)의 길이 방향으로 배치되어 광원의 광을 렌즈 축에 평행하게 시준(視準)하는 역할을 한다. 따라서, 이때 상기 콜리메이터 렌즈(104)를 통과한 광(빔)은 평행 광이다.

그러나, 조립이나 제조과정 중에 상기 콜리메이터 렌즈(104)의 기하학적 회전 중심과 제1 광축의 중심이 일치하지 않는 경우가 발생할 수 있다. 이와 같이 상기 콜리메이터 렌즈(104)의 기하학적 회전 중심과 제1 광축의 중심이 일치하지 않고 어긋난 경우, 상기 콜리메이터 렌즈(104)의 제1 광축을 조정할 필요가 있다. 이를 위해, 본 실시예에서는 복수의 제1 조정 스크류(120)를 사용한다.

즉, 상기 복수의 제1 조정 스크류(120)는 상기 콜리메이터 홀더(110)와 연결되어 상기 콜리메이터 홀더(110)를 조이거나 풀 수 있는데, 이를 통해 상기 콜리메이터 렌즈(104)의 제1 광축을 조정할 수 있다.

이를 위해, 상기 복수의 제1 조정 스크류(120)는 상기 케이스(102)에 구비된 복수의 관통홀을 통해 상기 콜리메이터 홀더(110)에 체결되고, 상기 콜리메이터 홀더(110)의 조임 및 풀림 동작에 의해 상기 콜리메이터 렌즈(104)의 제1 광축을 조정할 수 있다.

여기서, 상기 복수의 관통홀은 상기 콜리메이터 홀더(110)와 대응되는 위치의 케이스(102)에 둘레면을 따라 둘레 방향으로 일정 간격 이격되게 구비될 수 있다. 본 실시예에서는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 케이스(102)의 둘레면에 3개의 관통홀(122)이 구비될 수 있다.

따라서, 상기 제1 조정 스크류(120)는 상기 3개의 관통홀(122)을 통해 상기 콜리메이터 홀더(110)에 나사 체결될 수 있다. 이로써, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1 조정 스크류(120) 각각의 나사 조절을 통해 상기 콜리메이터 홀더(110)를 3 방향에서 조이거나 풀어, 상기 콜리메이터 렌즈(104)의 기하학적 회전 중심(202)에 대한 제1 광축(204)의 어긋남을 조정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 양호한 광 결합을 얻을 수 있으며, 나아가 광 결합에 따른 손실을 최소화할 수 있다.

상기 베어링(130)은 상기 케이스(102) 내부에서 상기 콜리메이터 렌즈(104)와 마주보며 이격 배치된 모터 샤프트(108)의 일단을 감싸도록 결합된다.

상기 베어링(130)은 중앙에 홀을 구비한 링 형상으로 형성되고, 상기 홀을 통해 체결되어 상기 모터 샤프트(108)가 용이하게 회전하도록 한다.

상기 복수의 제2 조정 스크류(140)는 상기 베어링(130)과 연결되어 상기 베어링(130)을 조이거나 풀 수 있으며, 이를 통해 상기 베어링(130)과 체결된 상기 모터 샤프트(108)의 제2 광축을 조정할 수 있다.

이를 위해, 상기 복수의 제2 조정 스크류(140)는 상기 케이스(102)에 구비된 복수의 관통홀을 통해 상기 베어링(130)에 체결되고, 상기 베어링(130)의 조임 및 풀림 동작에 의해 상기 모터 샤프트(108)의 내부에 구비된 광섬유 코어의 중심축인 제2 광축을 조정할 수 있다.

여기서, 상기 복수의 관통홀은 상기 베어링(130)과 대응되는 위치의 케이스(102)에 둘레면을 따라 둘레 방향으로 일정 간격 이격되게 구비될 수 있다. 본 실시예에서는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 케이스(102)의 둘레면에 3개의 관통홀(142)이 구비될 수 있다.

따라서, 상기 제 조정 스크류(140)는 상기 3개의 관통홀(142)을 통해 상기 베어링(130)에 나사 체결될 수 있다. 이로써, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2 조정 스크류(140) 각각의 나사 조절을 통해 상기 베어링(130)을 3 방향에서 조이거나 풀어, 상기 모터 샤프트(108)의 기하학적 회전 중심(302)에 대한 제2 광축(304)의 어긋남을 조정할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 양호한 광 결합을 얻을 수 있으며, 나아가 광 결합에 따른 손실을 최소화할 수 있다. 참고로, 상기 모터 샤프트(108)는 그 내부에 광 섬유(306)를 구비할 수 있다.

상기 커플링(150)은 상기 모터 샤프트(108)에 결합된다. 이때, 상기 커플링(150)은 상기 베어링(130) 및 상기 모터 샤프트(108)에 연결된 모터(106) 사이에서 상기 모터 샤프트(108)를 감싸도록 결합 배치될 수 있다.

상기 커플링(150)은 중공된 홀을 통해 상기 모터 샤프트(108)에 체결되어 상기 베어링(130)과 결합될 수 있으며, 상기 모터 샤프트(108)의 제2 광축의 조정에 따라 상기 베어링(130)이 손상되는 것을 방지하기 위해 완충 작용을 할 수 있다.

구체적으로, 상기 모터 샤프트(108)의 제2 광축을 조정하게 되면, 상기 모터 샤프트(108)의 회전 시 회전 중심과 상기 제2 광축이 일치하지 않고 어긋나게 되며, 이에 따라 상기 베어링(130)이 손상될 수 있다. 더욱이, 상기 모터(106)에 많은 부하가 인가되어 상기 모터(106)의 수명이 단축될 수도 있다.

따라서, 본 실시예에서는 상기 베어링(130)의 손상을 방지함과 동시에 상기 모터에 인가되는 부하를 감소시킬 수 있도록, 상기 커플링(150)을 이용하여 상기 베어링(130)에 완충 효과를 제공할 수 있다.

이를 위해, 상기 커플링(150)은 탄성력을 가짐으로써 상기 완충 작용을 하는 탄성체로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 상기 탄성체는 스프링, 고무 등을 포함할 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 OCT 시스템용 광학 결합 장치(100)는 도 5에 도시된 바와 같이 방열핀(510)을 더 포함할 수 있다.

상기 방열핀(510)은 상기 모터(106)의 구동에 따른 상기 모터 샤프트(108)의 회전에 의해 발생하는 열에 의한 광 부품의 특성 변화를 방지하기 위해, 상기 모터(106)의 외부 장치(502)에 마련될 수 있다.

이때, 상기 방열핀(510)은 알루미늄, 마그네슘 등의 방열 소재로 형성될 수 있으며, 방열 면적의 증가를 위해 다수의 핀 형상으로 형성됨으로써 보다 향상된 방열 성능으로 상기 모터 샤프트(108)의 회전에 의해 발생하는 열을 외부로 방출할 수 있다.

도 4는 광축 불량에 따른 회전 각도별 광 세기의 변화를 나타낸 도면이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 실제 광축이 이상적이지 않을 때 회전에 따라 광 세기(intensity)가 일정하지 않음을 알 수 있다. 즉, 실제 광축이 기하학적 회전 중심과 일치하지 않는 경우, 축의 회전에 따라 광 세기는 100 ~ 170 dB 사이에서 일정하지 않은 채 변화하는 것을 알 수 있다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 콜리메이터 렌즈(104)의 축 조정을 위해 콜리메이터 홀더(110) 및 복수의 제1 조정 스크류(120)를 사용할 수 있다. 아울러, 본 발명의 일 실시예에서는 도 1에 도시된 바와 같이 모터 샤프트(108)의 축 조정을 위해 베어링(130), 복수의 제2 조정 스크류(140) 및 커플링(150)을 사용할 수 있다. 이로써, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 모터 샤프트(108)의 회전 각도에 따라 광 세기를 일정하게 유지할 수 있다.

지금까지 본 발명에 따른 구체적인 실시예에 관하여 설명하였으나, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서는 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며, 후술하는 특허 청구의 범위뿐 아니라 이 특허 청구의 범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.

102: 케이스
104: 콜리메이터 렌즈
106: 모터
108: 모터 샤프트
110: 콜리메이터 홀더
120: 제1 조정 스크류
130: 베어링
140: 제2 조정 스크류
150: 커플링
510: 방열핀

Claims

케이스 내부에서 콜리메이터 렌즈를 감싸면서 고정하는 콜리메이터 홀더;
상기 케이스에 구비된 복수의 관통홀을 통해 상기 콜리메이터 홀더에 체결되고, 상기 콜리메이터 홀더의 조임 및 풀림 동작에 의해 상기 콜리메이터 렌즈의 중심축인 제1 광축을 조정하는 복수의 제1 조정 스크류;
상기 케이스 내부에서 상기 콜리메이터 렌즈와 마주보며 이격 배치된 모터 샤프트의 일단을 감싸도록 결합되는 베어링; 및
상기 케이스에 구비된 복수의 관통홀을 통해 상기 베어링에 체결되고, 상기 베어링의 조임 및 풀림 동작에 의해 상기 모터 샤프트의 내부에 구비된 광섬유 코어의 중심축인 제2 광축을 조정하는 복수의 제2 조정 스크류
를 포함하는 것을 특징으로 하는 OCT 시스템용 광학 결합 장치.
제1항에 있어서,
상기 모터 샤프트에 결합되되, 상기 베어링 및 상기 모터 샤프트에 연결된 모터 사이에서 상기 모터 샤프트를 감싸도록 결합 배치되고, 상기 제1 및 제2 광축의 조정에 따른 상기 베어링의 손상을 방지하기 위한 완충 작용을 하는 커플링
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OCT 시스템용 광학 결합 장치.
제2항에 있어서,
상기 커플링은
탄성력을 가짐으로써 상기 완충 작용을 하는 탄성체로 형성되는 것을 특징으로 하는 OCT 시스템용 광학 결합 장치.
제3항에 있어서,
상기 탄성체는
스프링을 포함하는 것을 특징으로 하는 OCT 시스템용 광학 결합 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1 조정 스크류는
상기 콜리메이터 홀더와 대응되는 위치의 상기 케이스에 둘레면을 따라 둘레 방향으로 일정 간격 이격되게 구비된 상기 복수의 관통홀을 통해 상기 콜리메이터 홀더에 체결되어, 상기 대응되는 위치별 상기 콜리메이터 홀더의 조임 및 풀림 동작에 의해 상기 제1 광축을 조정하는 것을 특징으로 하는 OCT 시스템용 광학 결합 장치.
제5항에 있어서,
상기 제1 조정 스크류는
적어도 3개의 관통홀을 통해 상기 콜리메이터 홀더에 나사 체결되어, 적어도 3개의 위치별 상기 콜리메이터 홀더의 조임 및 풀림 동작에 의해 상기 제1 광축을 조정하는 것을 특징으로 하는 OCT 시스템용 광학 결합 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2 조정 스크류는
상기 베어링과 대응되는 위치의 상기 케이스에 둘레면을 따라 둘레 방향으로 일정 간격 이격되게 구비된 상기 복수의 관통홀을 통해 상기 베어링에 체결되어, 상기 대응되는 위치별 상기 베어링의 조임 및 풀림 동작에 의해 상기 제2 광축을 조정하는 것을 특징으로 하는 OCT 시스템용 광학 결합 장치.
제7항에 있어서,
상기 제2 조정 스크류는
적어도 3개의 관통홀을 통해 상기 베어링에 나사 체결되어, 적어도 3개의 위치별 상기 베어링의 조임 및 풀림 동작에 의해 상기 제2 광축을 조정하는 것을 특징으로 하는 OCT 시스템용 광학 결합 장치.
제1항에 있어서,
상기 모터 샤프트에 연결된 모터의 구동에 따른 상기 모터 샤프트의 회전에 의해 발생하는 열에 의한 광 부품의 특성 변화를 방지하기 위해, 상기 모터의 외부 장치에 마련되는 방열핀
을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 OCT 시스템용 광학 결합 장치.