KR101221103B1 - 변형 상태 측정장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 변형 상태 측정장치에 관한 것으로서, 광원 유니트에서 출사된 레이저 광을 도파하여 측정대상체에 출사하는 프로브 광섬유와, 프로브 광섬유의 종단에 결합되어 측정대상체에 자극신호를 출력하는 자극생성부를 갖는 프로브유니트와, 광원유니트에서 출사되어 제1경로로 입사된 광을 프로브 광섬유로 전송하고, 측정대상체에서 반사되어 프로브 광섬유를 통해 역방향으로 진행하는 광을 제2경로로 출력하는 광분배기와, 광분배기에 제2경로를 통해 출력되는 광을 제3경로와 제4경로로 분배하는 빔스플릿터와, 제3경로를 통해 진행되는 광을 반사시키는 제1미러와, 제4경로를 통해 진행되는 광을 반사시키는 제2미러와, 제1미러의 빔스플릿터에 대해 이격간격을 조정하는 제1구동부와, 제2미러의 빔스플릿터에 대한 각도를 조정하는 제2구동부와, 제1미러와 제2미러로부터 반사되어 빔스플릿터로부터 출력되는 간섭 이미지를 촬상하는 촬상부와, 자극생성부의 구동을 제어하며, 제1 미러의 이격간격 및 제2미러의 각도가 조정되게 제1구동부와 제2구동부를 제어하면서 촬상부에 의해 촬상된 간섭 이미지를 측정대상체의 변형상태를 진단할 수 있도록 제공하는 분석부를 구비한다. 이러한 변형 상태 측정장치에 의하면, 구조가 간단하면서도 진동에 의한 자극에 의해 변형하는 요소에 대해 전단간섭방법에 의해 변형상태를 측정할 수 있는 장점을 제공한다.

Description

변형 상태 측정장치{deformation measurement apparatus using stimulus}
본 발명은 변형 상태 측정장치에 관한 것으로서, 상세하게는 전단간섭계를 적용하여 측정대상체의 변형상태를 측정하는 변형 상태 측정장치에 관한 것이다.
현재 인체를 진단하기 위한 기기는 진단 용도에 따라 다양한 기기가 알려져 있다.
이러한 진단기기 중 인체 내부에 삽입하여 이미지를 촬상하는 기기로서 내시경은 인체에 삽입하여 이미지를 촬상할 수 있도록 되어 있다.
한편, 고막이나 성대와 같이 자극에 의해 진동을 하는 부분에 대해서도 내시경과 같은 방법으로 내부를 촬상하고, 촬상된 이미지를 확인할 수 있는 기기는 있으나, 작용에 의한 변형 상태를 확인할 수 없어 정밀한 상태 진단이 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창안된 것으로서, 측정대상체에 진동 자극을 인가하면서 변형 상태를 측정할 수 있는 변형 상태 측정장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 변형 상태 측정장치는 레이저 광을 출사하는 광원유니트와; 상기 광원 유니트에서 출사된 레이저 광을 도파하여 측정대상체에 출사하는 프로브 광섬유와, 상기 프로브 광섬유의 종단에 결합되어 측정대상체에 자극신호를 출력하는 자극생성부를 갖는 프로브유니트와; 상기 광원유니트에서 출사되어 제1경로로 입사된 광을 상기 프로브 광섬유로 전송하고, 상기 측정대상체에서 반사되어 상기 프로브 광섬유를 통해 역방향으로 진행하는 광을 상기 제1경로와는 다른 제2경로로 출력하는 광분배기와; 상기 광분배기에 상기 제2경로를 통해 출력되는 광을 입사받아 제3경로와 제4경로로 분배하는 빔스플릿터와; 상기 제3경로를 통해 진행되는 광을 반사시키며 상기 빔스플릿터와의 이격거리를 조정할 수 있도록 된 제1미러와; 상기 제4경로를 통해 진행되는 광을 반사시키며 상기 빔스플릿터와의 각도를 조정할 수 있도록 된 제2미러와; 상기 제1미러의 상기 빔스플릿터에 대해 이격간격을 조정하는 제1구동부와; 상기 제2미러의 상기 빔스플릿터에 대한 각도를 조정하는 제2구동부와; 상기 제1미러와 상기 제2미러로부터 반사되어 상기 빔스플릿터로부터 출력되는 간섭 이미지를 촬상하는 촬상부와; 상기 자극생성부의 구동을 제어하며, 상기 제1 미러의 이격간격 및 상기 제2미러의 각도가 조정되게 상기 제1구동부와 상기 제2구동부를 제어하면서 상기 촬상부에 의해 촬상된 간섭 이미지를 측정대상체의 변형상태를 진단할 수 있도록 제공하는 분석부;를 구비한다.
바람직하게는 상기 자극생성부는 음향을 출력하는 스피커가 적용된다.
또한, 상기 광원 유니트는 상기 레이저 광을 출사하는 레이저광원과; 상기 레이저 광을 상기 광분배기의 제1경로로 도파하는 제1중계 광섬유와; 상기 레이저광원에서 출사된 광을 상기 제1중계 광섬유로 집속시키는 집속렌즈;를 구비한다.
상기 광분배기는 써큘레이터가 적용될 수 있다.
바람직하게는 상기 프로브 유니트는 상기 프로브 광섬유를 에워싸며 상기 프로브 광섬유와 내면 사이에 상기 스피커가 내장되며 플렉서블한 소재로 형성된 외부튜브;를 구비한다.
본 발명에 따른 변형 상태 측정장치에 의하면, 구조가 간단하면서도 진동에 의한 자극에 의해 변형하는 요소에 대해 전단간섭방법에 의해 변형상태를 측정할 수 있는 장점을 제공한다.
도 1은 본 발명에 따른 변형 상태 측정장치를 나타내 보인 도면이다.
도 1은 본 발명에 따른 변형 상태 측정장치를 나타내 보인 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 변형 상태 측정장치(100)는 광원유니트(110), 프로브유니트(130), 광분배기(140), 빔스플릿터(161), 제1미러(163), 제1구동부(167), 제2미러(173), 제2구동부(177), 촬상부(181) 및 분석부(185)를 구비한다.
광원유니트(110)는 레이저 광을 출사한다.
광원 유니트(110)는 레이저 광을 출사하는 레이저광원(111)과, 레이저 광을 광분배기(140)의 제1경로로 도파하는 제1중계 광섬유(115)와, 레이저광원(111)에서 출사된 광을 제1중계 광섬유(115)의 입력단으로 집속시키는 집속렌즈(113)를 구비한다.
여기서 집속렌즈(113)는 하나 또는 다수개가 적용될 수 있음은 물론이다.
프로브 유니트(130)는 광원 유니트(110)에서 출사된 레이저 광을 도파하여 측정대상체로 적용된 귀(200) 내부로 출사하는 프로브 광섬유(131)와, 프로브 광섬유(131)의 종단에 결합되어 측정대상체에 자극신호를 출력하는 자극생성부로서 음향신호를 출력하는 스피커(135)와, 프로브 광섬유(131)를 에워싸며 프로브 광섬유(131)와 내면 사이에 스피커(135)가 내장되게 피복된 외부 튜브(137)을 갖는 구조로 되어 있다.
여기서 외부튜브(137)는 플렉서블한 소재로 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 스피커(135)는 분석부(185)에 제어되어 음향신호를 출력한다.
여기서 스피커(135)는 유선상으로 분석부(185)와 접속되거나, 무선수신부를 구비하여 무선제어신호에 따라 음향을 출력하도록 구축될 수 있다.
광분배기(140)는 광원유니트(110)의 제1중계 광섬유(115)를 통해 출사되어 제1경로(141a)로 입사된 광을 프로브 광섬유(131)로 전송하고, 측정대상체인 귀(200)의 고막에서 반사되어 프로브 광섬유(131)를 통해 역방향으로 진행하는 광을 제1경로(141a)와는 다른 제2경로(141b)로 출력한다.
여기서 광분배기(140)는 써큘레이터가 적용되었고, 도시된 예와 다르게 광커플러가 적용될 수 있음은 물론이다.
제2중계 광섬유(151)는 광분배기(140)와 접속되어 제2경로(141b)를 통해 출력되는 광을 도파하여 후술되는 빔스플릿터(161)로 출력한다.
여기서 제2중계 광섬유(151)는 생략될 수도 있다.
빔스플릿터(161)는 제2중계광섬유(151)에서 출력되는 광을 입사받아 일부는 입사방향과 직교하는 제3경로로 분리시키고, 일부는 입사방향과 나란한 제4경로로 투과시켜 분배한다.
또한, 빔스플릿터(161)는 후술되는 제1미러(163)에서 반사된 광은 빔스플릿터(161)를 기준으로 제1미러(163) 맞은 편에 있는 촬상부(181)를 향하는 방향으로 투과시키고, 제2미러(173)에서 반사된 광은 촬상부(181)로 향하는 방향으로 광로를 변환시킨다.
제1미러(163)은 빔스플릿터(161)로부터 제3경로를 통해 진행되는 광을 반사시키며 빔스플릿터(161)와의 이격거리를 조정할 수 있도록 배면에는 압전소자(165)가 결합되어 있다.
제1구동부(167)는 제1미러(163)에 결합된 압전소자(165)의 구동을 분석부(185)의 제어신호에 따라 제어하여 빔스플릿터(161)에 대한 제1미러(163)의 이격간격을 조정한다.
제2미러(173)는 빔스플릿터(161)로부터 제4경로를 통해 진행되는 광을 반사시키며 빔스플릿터와(161)의 대향되는 방향에서의 각도를 조정할 수 있도록 각도 조정기(175)와 결합되어 있다.
제2구동부(177)는 제2미러(173)에 결합된 각도조정기(175)의 힌지축(176)을 중심으로 회전 각도를 분석부(185)의 제어신호에 따라 빔스플릿터(161)에 대한 각도를 조정한다.
촬상부(181)는 CCD카메라가 적용될 수 있고, 제1미러(163)와 제2미러(173)로부터 반사되어 빔스플릿터(161)로부터 출력되는 간섭 이미지를 촬상하여 분석부(185)로 출력한다.
분석부(185)는 자극생성부인 스피커(135)의 구동을 제어하고, 스피커(135)가 비구동된 상태에서 제1 미러의 이격간격 및 상기 제2미러의 각도가 조정되게 제1구동부(167)와 제2구동부(177)를 제어하면서 촬상부(181)에 의해 촬상된 스펙클 패턴(speckle pattern) 간섭 이미지를 측정대상체인 귀의 고막에 대한 변형상태를 진단할 수 있도록 제공한다.
여기서 분석부(185)는 통상의 컴퓨터로 구축되는 것이 바람직하다.
또한, 빔스플릿터(161), 제1미러(163), 제2미러(173)는 전단간섭계를 형성하며, 제1미러(163)는 위상가변용, 제2미러는 전단각도 조정용이다.
따라서, 분석부(185)는 스피커(135)가 비구동된 상태에서의 자극인가전 상태 및 스피커(135)가 구동된 상태에서 제1미러(163)의 이격간격을 가변시켜 레이저광의 위상을 변화시키거나, 제2미러(173)의 각도를 가변시키면서 여러 개의 스펙클 패턴을 발생시키고 이 스펙클 패턴으로부터 얻어지는 위상정보를 토대로 측정대상체의 변형을 측정할 수 있다.
이러한 변형 상태 측정장치(100)는 고막, 성대 등 진동 자극에 대해 변형이 되는 인체 기관 또는 그 밖의 진동체의 자극에 의한 변동 상태를 스펙클 패턴의 이미지로서 제공할 수 있어 결함 또는 이상 여부에 대한 진단을 정밀하게 측정하는데 이용할 수 있고, 프로브 유니트(130)가 광섬유로 되어 있어 매우 협소한 미세 통로에 대해서도 진입시켜 측정할 수 있는 장점을 제공한다.
110: 광원 유니트 130: 프로브 유니트
131: 프로브 광섬유 135: 스피커
181: 촬상부 185: 분석부

Claims (6)

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  5. 레이저 광을 출사하는 광원유니트와;
    상기 광원 유니트에서 출사된 레이저 광을 도파하여 측정대상체에 출사하는 프로브 광섬유와, 상기 프로브 광섬유의 종단에 결합되어 측정대상체에 자극신호를 출력하는 자극생성부를 갖는 프로브유니트와;
    상기 광원유니트에서 출사되어 제1경로로 입사된 광을 상기 프로브 광섬유로 전송하고, 상기 측정대상체에서 반사되어 상기 프로브 광섬유를 통해 역방향으로 진행하는 광을 상기 제1경로와는 다른 제2경로로 출력하는 광분배기와;
    상기 광분배기에 상기 제2경로를 통해 출력되는 광을 입사받아 제3경로와 제4경로로 분배하는 빔스플릿터와;
    상기 제3경로를 통해 진행되는 광을 반사시키며 상기 빔스플릿터와의 이격거리를 조정할 수 있도록 된 제1미러와;
    상기 제4경로를 통해 진행되는 광을 반사시키며 상기 빔스플릿터와의 각도를 조정할 수 있도록 된 제2미러와;
    상기 제1미러의 상기 빔스플릿터에 대해 이격간격을 조정하는 제1구동부와;
    상기 제2미러의 상기 빔스플릿터에 대한 각도를 조정하는 제2구동부와;
    상기 제1미러와 상기 제2미러로부터 반사되어 상기 빔스플릿터로부터 출력되는 간섭 이미지를 촬상하는 촬상부와;
    상기 자극생성부의 구동을 제어하며, 상기 제1 미러의 이격간격 및 상기 제2미러의 각도가 조정되게 상기 제1구동부와 상기 제2구동부를 제어하면서 상기 촬상부에 의해 촬상된 간섭 이미지를 측정대상체의 변형상태를 진단할 수 있도록 제공하는 분석부;를 구비하고,
    상기 자극생성부는 음향을 출력하는 스피커이고,
    상기 광원 유니트는
    상기 레이저 광을 출사하는 레이저광원과;
    상기 레이저 광을 상기 광분배기의 제1경로로 도파하는 제1중계 광섬유와;
    상기 레이저광원에서 출사된 광을 상기 제1중계 광섬유로 집속시키는 집속렌즈;를 구비하고,
    상기 광분배기는 써큘레이터이고,
    상기 프로브 유니트는
    상기 프로브 광섬유를 에워싸며 상기 프로브 광섬유와 내면 사이에 상기 스피커가 내장되며 플렉서블한 소재로 형성된 외부튜브;를 구비하는 것을 특징으로 하는 변형 상태 측정장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 광분배기와 접속되어 상기 제2경로를 통해 출력되는 광을 상기 빔스프릿터로 도파하는 제2중계광섬유;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 변형 상태 측정장치.
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