KR20200043206A - 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템 - Google Patents

광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템 Download PDF

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KR20200043206A
KR20200043206A KR1020180124018A KR20180124018A KR20200043206A KR 20200043206 A KR20200043206 A KR 20200043206A KR 1020180124018 A KR1020180124018 A KR 1020180124018A KR 20180124018 A KR20180124018 A KR 20180124018A KR 20200043206 A KR20200043206 A KR 20200043206A
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transparent electrode
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김종덕
송현우
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한국전자통신연구원
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Abstract

광 입출력부; 상기 광 입출력부와 제1 방향으로 이격되며 반사면을 포함하는 회전부; 및 상기 반사면 주위로 제공되는 투명전극을 포함하는 광 프로브가 제공된다.

Description

광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템{Optical probe and optical probe system including the same}
본 발명은 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음영 구간이 없는 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템에 관한 것이다.
카메라 기반의 내시경 의료영상기기 외에 광간섭 단층촬영(Optical Coherence Tomography, OCT), 광 광음향 단층 촬영(Photoacoustic Tomography, PAT), 라만 분광 (Raman Spectroscopy), 형광 분광(Fluorescence Spectroscopy) 및 광역학 치료(Photodynamic Therapy, PDT) 기술들을 내시경 의료기기에 적용하기 위하여 광 프로브 기술들이 개발되고 있다. 예로, 광기반 단층 촬영 기술들은 광이 진행하는 축방향의 깊이 스캔들을 측 방향으로 결합함으로써 인체 내부 기관들에 대한 3차원 내시경 영상 진단이나 중재 시술을 위한 가이드로 활용이 가능하다. 아울러 표피에 가까운 조직들에 대한 자연 분광학적 진단이나, 주사된 광민감제와 결합된 환부 조직에 대한 정밀 분광 진단 또는 특정 파장 광의 조사에 의한 치료 기술들에서도 집광 스폿(spot)하고 스캐닝하는 광 프로브들이 사용될 수 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광의 조사구간에 음영을 없앨 수 있는 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 음영 구간이 없어 모든 구간을 정확하게 탐지할 수 있는 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 투명전극을 사용하면서도 저항 등의 전기적 특성을 향상시킬 수 있는 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 고속 회전이 가능해 정확한 영상을 얻을 수 있는 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광섬유의 응력으로 인한 신호 왜곡을 방지할 수 있는 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템을 제공하는데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템은 광 입출력부; 상기 광 입출력부와 제1 방향으로 이격되며 반사면을 포함하는 회전부; 및 상기 반사면 주위로 제공되는 투명전극을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템은 상기 반사면이 상기 제1 방향과 예각 또는 둔각을 이룰 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템은 상기 광 입출력부가 렌즈 및 상기 제1 방향으로 연장될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템은 상기 광 입출력부, 상기 회전부 및 상기 투명전극을 감싸는 하우징을 더 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템은 상기 하우징 내에 위치하되 상기 광 입출력부를 따라 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 전원경로; 및 상기 하우징 내에 위치하되 상기 회전부를 따라 상기 제1 방향으로 연장되는 제2 전원경로; 를 더 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템은 상기 투명전극이 상기 제1 전원경로 및 상기 제2 전원경로와 전기적으로 연결될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템은 상기 투명전극이 상기 광 입출력부 및 상기 회전부를 따라 제1 방향으로 더 연장될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템은 상기 투명전극이 양극 투명전극 및 음극 투명전극을 포함하며, 상기 양극 투명전극 및 음극 투명전극이 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 이격 배치될 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템은 상기 제1 방향을 따라 연장되는 상기 투명전극의 길이가 상기 제1 방향을 따라 연장되는 광 입출력부 및 상기 회전부보다 짧을 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템은 상기 하우징이 투명한 재질을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템은 상기 광 섬유 및 상기 렌즈를 감싸는 광 섬유 다발을 더 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템은 광 프로브; 및 상기 광 프로브에 광을 공급하는 광원부를 포함하되, 상기 광 프로브는: 광 입출력부; 상기 광 입출력부와 제1 방향으로 이격되며 반사면을 포함하는 회전부; 및 상기 반사면 주위로 제공되는 투명전극을 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템은 상기 광원부 및 상기 광 프로브를 제어하는 제어부를 더 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템은 상기 광 입출력부가 렌즈 및 상기 제1 방향으로 연장되는 광 섬유를 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템은 상기 광 프로브가 상기 광 입출력부, 상기 회전부 및 상기 투명전극을 감싸는 하우징을 더 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템은 상기 광 프로브가: 상기 하우징 내에 위치하되 상기 광 입출력부를 따라 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 전원경로; 및 상기 하우징 내에 위치하되 상기 회전부를 따라 상기 제 1 방향으로 연장되는 제2 전원경로; 를 더 포함할 수 있다.
상기 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템은 상기 투명전극이 상기 제1 전원경로 및 상기 제2 전원경로와 전기적으로 연결될 수 있다.
본 발명의 기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 이상에서 언급한 것에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 사항들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템에 따르면, 광의 조사구간에 음영을 없앨 수 있다.
본 발명의 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템에 따르면, 음영 구간이 없어 모든 구간을 정확하게 탐지할 수 있다.
본 발명의 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템에 따르면, 투명전극을 사용하면서도 저항 등의 전기적 특성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템에 따르면, 고속 회전이 가능해 정확한 영상을 얻을 수 있다.
본 발명의 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템에 따르면, 광섬유의 응력으로 인한 신호 왜곡을 방지할 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 도 2의 I-I'를 따라 절단한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 도 2의 II-II'를 따라 절단한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브의 작동 원리를 나타낸 단면도이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 나타낸 단면도이다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 도 6의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 도 6의 B-B'를 따라 절단한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 위한 전기저항에 대한 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 나타낸 단면도이다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 도 10의 C-C'을 따라 절단한 단면도이다.
본 발명의 기술적 사상의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시 예들을 설명한다. 그러나 본 발명 기술적 사상은 이하에서 개시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라, 여러 가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시 예들의 설명을 통해 본 발명의 기술적 사상의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상의 이상적인 예시도인 블록도, 사시도, 및/또는 단면도를 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시 예들에서 다양한 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시 예들은 그것의 상보적인 실시 예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 기술적 사상의 바람직한 실시 예들을 설명함으로써 본 발명을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브 및 이를 포함하는 광 프로브 시스템을 나타낸 개념도이다.
도 1을 참고하면, 광 프로브 시스템은 광 프로브(1), 광원부(3), 수신부(5) 및 제어부(7)를 포함할 수 있다. 광 프로브(1)는 체내에 삽입되어 광을 조사하고, 장기, 혈관 또는 생체 조직 등에 의해 반사된 광을 수신할 수 있다. 광원부(3)는 광 프로브(1)에 광을 공급할 수 있다. 실시 예들에서, 광원부(3)는 가시광선 또는 근적외선을 공급할 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니며, 다른 파장의 전자기파를 공급할 수도 있다. 수신부(5)는 광원부(3)에서 공급되어 광 프로브(1)에 의해 조사 후 반사된 광을 수신할 수 있다. 제어부(7)는 광 프로브(1), 광원부(3) 및 수신부(5)를 제어할 수 있다. 즉, 광원부(3)에서 공급된 광이 광 프로브(1)에서 체내의 탐지 대상에 조사되고, 반사된 광이 광 프로브(1)를 거쳐 수신부(5)로 수신될 수 있다. 제어부(7)는 이들 과정을 제어하며, 수신부(5)가 수신한 광을 해석하여 3D 모델 등을 구현할 수 있다. 이하에서는 광 프로브(1)의 구체적 구성에 대해 상세히 서술하도록 한다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 나타낸 단면도이다.
이하에서, 도 2의 우측을 제1 방향(D1), 상측을 제2 방향(D2), 제1 방향(D1) 및 제2 방향(D2)에 수직하며 전방을 향하는 방향을 제3 방향(D3)이라 칭할 수 있다. 제1 방향(D1)은 오른쪽, 제2 방향(D2)은 위쪽, 제3 방향(D3)은 앞쪽이라 칭할 수도 있다.
도 2를 참고하면, 광 프로브(1)는 하우징(19), 광 입출력부(11), 회전부(17), 투명전극(13), 전원경로(15) 및 마개(18)를 포함할 수 있다.
하우징(19)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 하우징(19)은 내부가 빈 기둥 형상일 수 있다. 실시 예들에서, 하우징(19)의 단면은 원 고리 형상일 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니다. 하우징(19)의 적어도 일 부분은 투명할 수 있다. 투명한 부분을 통해 하우징(19)의 내부에서 하우징(19)의 밖을 탐지할 수 있다. 실시 예들에서, 하우징(19) 전체가 투명할 수 있다.
광 입출력부(11)는 하우징(19) 내에 위치할 수 있다. 광 입출력부(11)는 제1 방향(D1)을 따라 연장될 수 있다. 광 입출력부(11)는 광을 조사하거나, 조사 후 반사된 광을 수신할 수 있다. 광 입출력부(11)는 제1 방향(D1)으로 광을 조사할 수 있다. 광 입출력부(11)는 광섬유(111), 렌즈(113, 115), 입출력 하우징(117), 고정수단(119)을 포함할 수 있다.
광섬유(111)는 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 광섬유(111)를 따라 광이 이동할 수 있다. 광원부(3)에서 발생된 광은 광섬유(111)를 따라 제1 방향(D1)으로 이동하여 탐지대상으로 조사될 수 있다. 탐지대상에 의해 반사된 광은 광섬유(111)를 따라 제1 방향(D1)의 반대 방향으로 이동하여 수신부(5, 도 1 참고)에 의해 수신될 수 있다.
렌즈는 제1 렌즈(113) 및 제2 렌즈(115)를 포함할 수 있다. 제1 렌즈(113)는 광섬유(111)의 일단에 배치될 수 있다. 제1 렌즈(113)는 광섬유(111)에서 나온 광이 발산되는 것을 방지할 수 있다. 실시 예들에서, 제1 렌즈(113)는 그린렌즈(GRIN-Lens)를 포함할 수 있다. 제2 렌즈(115)는 제1 렌즈(113)로부터 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 제2 렌즈(115)는 제1 렌즈(113)를 통해 나온 광을 굴절시킬 수 있다. 제2 렌즈(115)를 통해 나온 광은 일측으로 포커싱될 수 있다. 포커싱된 광은 회전부(17)를 향해 제1 방향(D1)으로 조사될 수 있다.
입출력 하우징(117)은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 입출력 하우징(117)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 입출력 하우징(117)은 광섬유(111) 및 렌즈(113, 115)를 감쌀 수 있다. 광섬유(111) 및 렌즈(113, 115)는 입출력 하우징(117)에 의해 외부 충격 등으로부터 보호될 수 있다. 광섬유(111) 및 렌즈(113, 115)는 입출력 하우징(117)에 의해 전원경로(15)로부터 전기적으로 절연될 수 있다. 고정수단(119)은 입출력 하우징(117) 내에 위치할 수 있다. 고정수단(119)은 광섬유(111)를 일정 위치에 고정시킬 수 있다.
회전부(17)는 하우징(19) 내에 위치할 수 있다. 회전부(17)는 입출력 하우징(117)으로부터 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 회전부(17)는 제1 방향(D1)을 축으로 회전될 수 있다. 회전부(17)는 회전수단(171), 회전축(173), 회전거울(175) 및 절연층(177)을 포함할 수 있다.
회전수단(171)은 전원경로(15) 등으로부터 전력을 공급받아 회전거울(175)을 회전시킬 수 있다. 실시 예들에서, 회전수단(171)은 마이크로 모터를 포함할 수 있다.
회전축(173)은 회전수단(171)으로부터 제1 방향(D1)의 반대방향으로 연장될 수 있다. 회전축(173)은 회전수단(171)과 회전거울(175)을 연결시킬 수 있다. 회전축(173)은 회전수단(171)에 의해 회전될 수 있다.
회전거울(175)은 회전축(173)으로부터 제1 방향(D1)의 반대방향으로 연장될 수 있다. 회전거울(175)은 광 입출력부(11)에서 조사된 광을 반사시킬 수 있다. 회전거울(175)은 탐지대상(T, 도 5 참고)에서 반사된 빛을 반사시켜 광 입출력부(11)로 조사시킬 수 있다. 회전거울(175)은 회전축(173)에 의해 회전될 수 있다. 회전거울(175)은 반사면(175a)을 포함할 수 있다. 반사면(175a)은 제1 방향(D1)과 일정한 각 a를 이룰 수 있다. a는 90도가 아닐 수 있다. a는 예각 또는 둔각일 수 있다. 바람직하게는, a는 45º일 수 있다. a가 45º일 경우, 광 입출력부(11)에서 조사된 빛은 제1 방향(D1)에 수직한 방향으로 반사될 수 있다. 그러나 이에 한정하는 것은 아니다.
절연층(177)은 회전수단(171)을 감쌀 수 있다. 절연층(177)은 절연 물질을 포함할 수 있다. 절연층(177)은 회전수단(171)을 외부 충격 등으로부터 보호할 수 있다. 절연층(177)은 회전수단(171)을 전원경로(15)로부터 전기적으로 절연시킬 수 있다.
투명전극(13)은 하우징(19) 내에 위치할 수 있다. 투명전극(13)은 도전성 물질을 포함할 수 있다. 투명전극(13)은 반사면(175a)의 주위에 제공될 수 있다. 보다 구체적으로, 투명전극(13)은 반사면(175a)이 위치한 부분으로부터 제1 방향(D1)에 수직한 방향에 위치할 수 있다. 따라서 투명전극(13)은 반사면(175a)의 주위를 둘러 쌀 수 있다. 투명전극(13)은 광 입출력부(11) 측에서 회전부(17) 측을 향해 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다.
투명전극(13)으로 둘러싸인 반사면(175a)의 주변 영역을 광 윈도우부(16)라 칭할 수 있다. 광 윈도우부(16)는 광 입출력부(11) 측과 회전부(17) 측 사이에 위치할 수 있다. 반사면(175a)에서 반사된 광은 투명전극(13)을 통과하여 광 프로브(1) 밖으로 조사될 수 있다. 즉, 광 윈도우부(16)를 통해 광이 드나들 수 있다. 실시 예들에서, 투명전극(13)은 광 입출력부(11) 및/또는 회전부(17)를 따라 제1 방향(D1)으로 더 연장될 수 있다. 투명전극(13)에 대한 상세한 내용은 도 3 내지 도 6을 참고하여 후술하도록 한다.
전원경로(15)는 하우징(19) 내에 위치할 수 있다. 전원경로(15)는 도전성 물질을 포함할 수 있다. 전원경로(15)는 전기적 저항이 매우 낮을 수 있다. 전원경로(15)의 전기적 저항은 투명전극(13)의 전기적 저항보다 낮을 수 있다. 실시 예들에서, 전원경로(15)는 불투명한 물질을 포함할 수 있다. 전원경로(15)는 제1 전원경로(151), 제2 전원경로(153) 및 연결 전원경로(155)를 포함할 수 있다. 제1 전원경로(151)는 광 입출력부(11)를 따라 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 제1 전원경로(151)는 전력을 제1 방향(D1)으로 전달할 수 있다. 제2 전원경로(153)는 회전부(17)를 따라 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 연결 전원경로(155)는 제2 전원경로(153)와 회전수단(171)을 연결시킬 수 있다. 연결 전원경로(155)는 제1 전원경로(153)로부터 전력을 공급받아 회전수단(171)에 공급할 수 있다. 전원경로(15)에 대한 상세한 내용은 도 3 내지 도 6을 참고하여 후술하도록 한다.
마개(18)는 회전부(17)로부터 제1 방향(D1)으로 이격될 수 있다. 마개(18)는 하우징(19)의 일측에 결합될 수 있다. 마개(18)는 하우징(19) 내부를 밀폐시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 도 2의 I-I'를 따라 절단한 단면도이다.
도 3을 참고하면, 투명전극(13)은 하우징(19)에 결합될 수 있다. 투명전극(13)은 하우징(19)의 내면에 박막 형태로 증착 또는 접합될 수 있다. 투명전극(13)은 양극 투명전극(131) 및 음극 투명전극(133)을 포함할 수 있다. 양극 투명전극(131) 및 음극 투명전극(133)은 대략 반 원 형상일 수 있다. 양극 투명전극(131)과 음극 투명전극(133)은 제2 방향(D2)으로 이격될 수 있다. 양극 투명전극(131)과 음극 투명전극(133)은 제1 분리부(13a) 및 제2 분리부(13b)에 의해 이격될 수 있다. 제1 분리부(13a) 및 제2 분리부(13b)에 의해 양극 투명전극(131)과 음극 투명전극(133)은 전기적으로 분리될 수 있다. 실시 예들에서, 제1 분리부(13a) 및 제2 분리부(13b)는 절연체를 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 제1 분리부(13a) 및 제2 분리부(13b)는 에폭시 또는 공기 등을 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 도 2의 II-II'를 따라 절단한 단면도이다.
도 4를참고하면, 제1 전원경로(151)는 투명전극(13)에 결합될 수 있다. 제1 전원경로(151)는 투명전극(13)의 내면에 압착 결합 또는 에폭시로 접합될 수 있다. 제1 전원경로(151)는 양극 제1 전원경로(1511) 및 음극 제1 전원경로(1513)를 포함할 수 있다. 양극 제1 전원경로(1511) 및 음극 제1 전원경로(1513)는 대략 반 원 형상일 수 잇다. 양극 제1 전원경로(1511)과 음극 제1 전원경로(1513)는 제2 방향(D2)으로 이격될 수 있다. 양극 제1 전원경로(1511)과 음극 제1 전원경로(1513)는 제3 분리부(151a) 및 제4 분리부(151b)에 의해 이격될 수 있다. 제3 분리부(151a) 및 제4 분리부(151b)에 의해 양극 제1 전원경로(1511)와 음극 제1 전원경로(1513)는 전기적으로 분리될 수 있다. 제3 분리부(151a) 및 제4 분리부(151b)는 절연체를 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 제3 분리부(151a) 및 제4 분리부(151b)는 에폭시 또는 공기 등을 포함할 수 있다. 제3 분리부(151a) 및 제4 분리부(151b)는 각각 제1 분리부(13a) 및 제2 분리부(13b)와 연결될 수 있다.
도 5는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브의 작동 원리를 나타낸 단면도이다.
도 5를 참고하면, 광원부(3, 도 1 참고)에서 방출된 광이 광섬유(111)를 따라 이동할 수 있다. 렌즈(113, 115)를 통해 나온 광(H1)은 회전거울(175) 방향으로 조사될 수 있다. 반사면(175a)에서 반사된 광(H2)은 투명전극(13)을 통과해 방출되어 탐지대상(T)에 도달한다. 즉, 광(H2)은 광 윈도우부(16)에서 광 프로브(1)의 밖으로 빠져나갈 수 있다. 광(H2)은 탐지대상(T)에 의해 반사되어 다시 반사면(175a)으로 돌아올 수 있다. 즉, 광(H2)은 광 윈도우부(16)에서 광 프로브(1) 내부로 다시 들어올 수 있다. 반사면(175a)에 다시 반사된 광(H1)은 광섬유(111)를 통해 수신부(5, 도 1 참고)로 이동된다. 이때 전력이 제1 전원경로(151), 투명전극(13), 제2 전원경로(153) 및 연결 전원경로(155)를 통해 회전수단(171)에 공급되고, 회전수단(171)은 회전거울(175)을 회전시킨다. 따라서 반사면(175a)의 회전에 따라 광은 제1 방향(D1)에 수직한 모든 방향을 향해 조사될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브에 의하면, 반사면(175a)에 의해 반사된 광이 하우징(19)을 빠져나가는 부분에서 투명전극(13)을 사용하므로, 불투명한 전원경로(15)에 의해 광 조사가 방해 받아 음영이 생기는 것은 방지될 수 있다. 반사면(175a)이 360º로 회전하여 모든 영역에 광을 고르게 조사할 수 있다. 광 프로브(1)에 의한 탐지는 더욱 정확해질 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브에 의하면, 회전수단(171)이 회전거울(175)만을 회전시키므로, 광섬유(111)의 회전에 따른 응력에 의해 신호 왜곡이 발생하는 것은 방지될 수 있다. 회전부(17)만 회전하므로 더욱 빠른 회전이 가능할 수 있다. 광 프로브(1)의 탐지로 얻어지는 데이터는 더욱 정확해질 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브에 의하면, 투명전극(13)을 사용하면서도, 투명전극(13)보다 전기적 저항이 낮은 전원경로(15)를 같이 사용하므로 전체적인 전기적 저항은 낮아질 수 있다. 투명전극(13)만 사용되는 부분의 길이를 최소화하여 전기적 저항의 상승을 억제할 수 있다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 나타낸 단면도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 5를 참고하여 설명한 것과 실질적으로 동일 또는 유사한 내용에 대한 것은 설명의 편의를 위하여 생략될 수도 있다.
도 6을 참고하면, 광 프로브(1')는 내측 투명전극(13')을 더 포함할 수 있다. 내측 투명전극(13')은 제1 전원경로(151) 및 제2 전원경로(153)의 내면에 결합될 수 있다. A-A' 영역에서는 투명전극(13)과 내측 투명전극(13')이 결합될 수 있다. 자세한 것은 도 7 및 도 8를 참고하여 후술하도록 한다.
도 7은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 도 6의 A-A'를 따라 절단한 단면도이다.
도 7을 참고하면, 투명전극(13, 도 6 참고)은 제1 투명전극(132), 제2 투명전극(134) 및 제3 투명전극(136)을 포함할 수 있다. 제1 투명전극(132)과 제2 투명전극(134)은 제2 분리부(13b')에 의해 이격될 수 있다. 제2 투명전극(134)과 제3 투명전극(136)은 제3 분리부(13c')에 의해 이격될 수 있다. 제3 투명전극(136)과 제1 투명전극(132)은 제1 분리부(13a')에 의해 이격될 수 있다. 실시 예들에서, 제1 내지 제3 투명전극(132, 134, 136)의 각각은 1/3 원 형태일 수 있다. 제1 내지 제3 분리부(13a', 13b', 13c')의 각각은 절연체를 포함할 수 있다. 실시 예들에서, 제1 내지 제3 분리부(13a', 13b', 13c')의 각각은 에폭시 또는 공기 등을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 투명전극(132, 134, 136)의 각각은 3상(three phase)의 전원 경로를 제공할 수 있다.
내측 투명전극(13', 도 6 참고)은 제1 내측 투명전극(132'), 제2 내측 투명전극(134') 및 제3 내측 투명전극(136')을 포함할 수 있다. 제1 내지 제3 내측 투명전극(132', 134', 136')의 각각은 제1 내지 제3 투명전극(132, 134, 136)의 각각의 내면에 결합될 수 있다. 제1 내지 제3 내측 투명전극(132', 134', 136')의 각각은 제1 내지 제3 분리부(13a', 13b', 13c')의 각각에 의해 서로 이격될 수 있다. 투명전극(13)과 내측 투명전극(13')을 사용하므로 투명한 전극의 총 두께는 증가될 수 있다. 투명전극의 전기적 저항은 감소될 수 있다. 투명전극의 저항에 의한 전기적 손실은 줄어들 수 있다.
도 8는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 도 6의 B-B'를 따라 절단한 단면도이다.
도 8을 참고하면, 투명전극(13)과 내측 투명전극(13') 사이에 제1 전원경로(151)가 위치할 수 있다. 제1 전원경로(151)는 제1-1 전원경로(1512), 제1-2 전원경로(1514) 및 제1-3 전원경로(1516)를 포함할 수 있다. 제1-1 내지 제1-3 전원경로(1512, 1514, 1516)의 각각은 제1 내지 제3 투명전극(132, 134, 136)의 각각의 내면에 압착 결합 또는 에폭시로 접합될 수 있다. 제1-1 내지 제1-3 전원경로(1512, 1514, 1516)의 각각은 제1 내지 제3 분리부(13a', 13b', 13c')의 각각에 의해 서로 이격될 수 있다. 제1-1 내지 제1-3 전원경로(1512, 1514, 1516)의 각각은 3상의 전원 경로를 제공할 수 있다.
도 9는 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 위한 전기저항에 대한 실험결과를 나타낸 그래프이다.
도 9의 그래프의 가로축은 투명전극(13, 도 2 내지 도 5 참고)의 제1 방향(D1)으로의 길이와 제1 방향(D1)에 수직한 폭의 비율을 의미할 수 있다. 세로축은 투명전극(13)에 전원경로(15, 도 2 내지 도 5 참고)를 결합시켰을 때의 전체적인 전기적 저항(Ohm)을 의미할 수 있다. 본 실험에 사용된 투명전극(13)의 광학적 투과율은 가시광 및 근적외선 영역에서 대략 80% 이상일 수 있다. 투명전극(13)의 전기적 저항은 대략 10 Ohm/sq일 수 있다. 전원경로(15)의 전기적 저항은 매우 낮을 수 있다. 전원경로(15)는 실질적으로 무저항 도체일 수 있다.
도 9의 제1 추세선(510)은 투명전극에 압착 결합으로 전원경로(15)를 접합시켰을 때, 길이/폭 비와 그에 따른 저항을 의미할 수 있다. 제2 추세선(520)은 투명전극에 전도성 에폭시로 전원경로(15)를 접합시켰을 때, 길이/폭 비와 그에 따른 저항을 의미할 수 있다. 제1 추세선(510) 및 제2 추세선(520)은 도 2 내지 도 5를 참고하여 설명한 한 겹의 투명전극의 실시 예에 대응될 수 있다.
도 9의 제3 추세선(530)은 두 겹의 투명전극 사이에 압착 결합으로 전원경로(15)를 접합시켰을 때, 길이/폭 비와 그에 따른 저항을 의미할 수 있다. 제4 추세선(540)은 두 겹의 투명전극 사이에 전도성 에폭시로 전원경로(15)를 접합시켰을 때, 길이/폭 비와 그에 따른 저항을 의미할 수 있다. 제3 추세선(530) 및 제4 추세선(540)은 도 6 내지 도 8를 참고하여 설명한 두 겹의 투명전극의 실시 예에 대응될 수 있다.
제1 내지 제4 추세선(510, 520, 530, 540)에서, 투명전극의 길이/폭 비율이 클수록 전기적 저항이 커질 수 있다. 즉, 투명전극의 길이는 짧고, 폭은 클수록 전기적 저항이 작아질 수 있다.
제1 추세선(510)과 제2 추세선(520)을 비교하면, 압착 결합을 이용할 때보다 전도성 에폭시를 이용할 때 동일한 길이/폭에서 전기적 저항이 더 낮을 수 있다. 이는 제3 추세선(530)과 제4 추세선(540)을 비교한 경우도 마찬가지일 수 있다.
제1 추세선(510)과 제3 추세선(530)을 비교하면, 한 겹의 투명전극을 사용한 경우보다, 두 겹의 투명전극을 이용할 때 동일한 길이/폭에서 전기적 저항이 더 낮을 수 있다. 이는 제2 추세선(520)과 제4 추세선(540)을 비교한 경우도 마찬가지일 수 있다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 나타낸 단면도이다.
이하에서, 도 1 내지 도 5를 참고하여 설명한 것과 실질적으로 동일 또는 유사한 내용에 대한 것은 설명의 편의를 위하여 생략될 수도 있다.
도 10을 참고하면, 광 프로브(1'')는 광섬유다발(111')을 더 포함할 수 있다. 광섬유다발(111')은 광 입출력부(11)의 외측에 위치할 수 있다. 광섬유다발(111')은 제1 방향(D1)으로 연장될 수 있다. 광섬유다발(111')은 복수 개의 광섬유를 포함할 수 있다. 광섬유다발(111')에 대한 상세한 내용은 도 11을 참고하여 후술하도록 한다.
도 11은 본 발명의 예시적인 실시 예들에 따른 광 프로브를 도 10의 C-C'을 따라 절단한 단면도이다.
도 11을 참고하면, 광섬유다발(111', 도 10 참고)은 제1 광섬유(111a'), 제2 광섬유(111b'), 제3 광섬유(111c'), 제4 광섬유(111d'), 제5 광섬유(111e'), 제6 광섬유(111f'), 제7 광섬유(111g') 및 제8 광섬유(111h')를 포함할 수 있다. 도 11에서는 광섬유다발이 8개의 광섬유를 포함하는 것으로 도시하였으나, 이에 한정하는 것은 아니다. 즉, 광섬유다발은 다양한 개수의 광섬유를 포함할 수도 있다.
제1 광섬유(111a') 내지 제8 광섬유(111h')는 광 입출력부(11)를 중심으로 일정 간격 이격 배치될 수 있다. 제1 광섬유(111a') 내지 제8 광섬유(111h')는 탐지대상에 의해 반사되고 반사면(175a)을 거쳐 들어온 광을 수신할 수 있다. 제1 광섬유(111a') 내지 제8 광섬유(111h')에 의해 수신되는 광의 양은 증가할 수 있다. 탐지의 정확도는 향상될 수 있다.
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
1: 광 프로브
11: 광 입출력부
111: 광섬유
113: 제1 렌즈
115: 제2 렌즈
117: 입출력 하우징
119: 고정수단
13: 투명전극
131: 양극 투명전극
133: 음극 투명전극
13a: 제1 구멍
13b: 제2 구멍
15: 전원경로
151: 제1 전원경로
153: 제2 전원경로
155: 연결 전원경로
17: 회전부
171: 회전수단
173: 회전축
175: 회전거울
175a: 반사면
19: 하우징

Claims (17)

  1. 광 입출력부;
    상기 광 입출력부와 제1 방향으로 이격되며 반사면을 포함하는 회전부; 및
    상기 반사면 주위로 제공되는 투명전극을 포함하는 광 프로브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 반사면은 상기 제1 방향과 예각 또는 둔각을 이루는 광 프로브.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 입출력부는 렌즈 및 상기 제1 방향으로 연장되는 광 섬유를 포함하는 광 프로브.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 광 입출력부, 상기 회전부 및 상기 투명전극을 감싸는 하우징을 더 포함하는 광 프로브.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 하우징 내에 위치하되 상기 광 입출력부를 따라 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 전원경로; 및
    상기 하우징 내에 위치하되 상기 회전부를 따라 상기 제1 방향으로 연장되는 제2 전원경로를 더 포함하는 광 프로브.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 투명전극은 상기 제1 전원경로 및 상기 제2 전원경로와 전기적으로 연결되는 광 프로브.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 투명전극은 상기 광 입출력부 및 상기 회전부를 따라 상기 제1 방향으로 더 연장되는 광 프로브.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 투명전극은 양극 투명전극 및 음극 투명전극을 포함하며,
    상기 양극 투명전극 및 음극 투명전극은 상기 제1 방향과 교차되는 제2 방향으로 이격 배치되는 광 프로브.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 방향을 따라 연장되는 상기 투명전극의 길이는 상기 제1 방향을 따라 연장되는 광 입출력부 및 상기 회전부보다 짧은 광 프로브.
  10. 제 4 항에 있어서,
    상기 하우징은 투명한 재질을 포함하는 광 프로브.
  11. 제 3 항에 있어서,
    상기 광 섬유 및 상기 렌즈를 감싸는 광 섬유 다발을 더 포함하는 광 프로브.
  12. 광 프로브; 및
    상기 광 프로브에 광을 공급하는 광원부를 포함하되,
    상기 광 프로브는:
    광 입출력부;
    상기 광 입출력부와 제1 방향으로 이격되며 반사면을 포함하는 회전부; 및
    상기 반사면 주위로 제공되는 투명전극을 포함하는 광 프로브 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 광원부 및 상기 광 프로브를 제어하는 제어부를 더 포함하는 광 프로브 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 광 입출력부는 렌즈 및 상기 제1 방향으로 연장되는 광 섬유를 포함하는 광 프로브 시스템.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 광 프로브는 상기 광 입출력부, 상기 회전부 및 상기 투명전극을 감싸는 하우징을 더 포함하는 광 프로브 시스템.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 광 프로브는:
    상기 하우징 내에 위치하되 상기 광 입출력부를 따라 상기 제1 방향으로 연장되는 제1 전원경로; 및
    상기 하우징 내에 위치하되 상기 회전부를 따라 상기 제1 방향으로 연장되는 제2 전원경로를 더 포함하는 광 프로브 시스템.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 투명전극은 상기 제1 전원경로 및 상기 제2 전원경로와 전기적으로 연결되는 광 프로브 시스템.
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