KR101644129B1 - Laser diode module of portable dental operation unit - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a small laser diode module mounted inside a portable dental laser operation unit for generating a laser, and more particularly, to a small laser diode module of a portable dental laser operation unit, capable of improving portability and usage convenience of the laser operation unit by miniaturizing the laser diode module while maintaining output performance of the laser, in which a cooling device is unnecessary. The small laser diode module of the portable dental laser operation unit according to the present invention includes: a main body formed at a front thereof with a laser output part where a ferrule connected to an optical fiber is mounted, and formed at a rear thereof with a connection part; an infrared laser diode mounted at the main body to radiate a high energy infrared laser beam of a 909-980 nm band, and mounted at a front end thereof, where the infrared laser beam is radiated, with a fast axis collimation (FAC) lens; a visible ray laser diode mounted at the main body to radiate a low energy visible ray laser beam of a 400-700 nm band, and mounted at a front end thereof, where the visible ray laser beam is radiated, with the FAC lens; a condensing lens for condensing the infrared laser beam and the visible ray laser beam to the ferrule; and a wavelength division filter for allowing a laser beam superposed with the infrared laser beam and the visible ray laser beam to radiate in the direction of the condensing lens by allowing the infrared laser beam to penetrate and reflecting the visible ray laser beam.

Description

휴대용 치과 레이저 수술기의 소형 레이저 다이오드 모듈{Laser diode module of portable dental operation unit}[0001] The present invention relates to a laser diode module for portable dental laser surgery,

본 발명은 휴대용 치과 레이저 수술기의 내부에 장착되어 레이저를 발생시키는 소형 레이저 다이오드 모듈로서, 레이저의 출력 성능은 유지하면서 소형화하여 레이저 수술기의 휴대성 및 사용 편의성을 높이고 냉각장치가 필요없는 휴대용 치과 레이저 수술기의 소형 레이저 다이오드 모듈에 관한 것이다.The present invention relates to a small-sized laser diode module mounted inside a portable dental laser surgical instrument to generate a laser, which can be miniaturized while maintaining the output performance of the laser to enhance the portability and usability of the laser surgical instrument, To a small laser diode module.

레이저는 산업용, 가공용, 의료용, 군사용, 측정용 등 그 응용범위가 매우 넓다. 특히, 의료분야에서는 고통이 거의 없고 사용이 간편하여 많이 사용되고 있다. 의료분야에서의 레이저의 사용 예로는 수술시 피부의 절개, 출혈부위의 응고, 박피술, 모발제거 등이 있다.Lasers are widely used for industrial, processing, medical, military, and measurement applications. Particularly, in the medical field, there is little pain, and it is widely used because it is easy to use. Examples of the use of lasers in the medical field include incision of the skin during surgery, coagulation of the bleeding site, depilation, and hair removal.

이러한 수술 또는 치료용 레이저는 전기가 흐르지 않아 신경에 손상을 주지 않으며, 출혈경향이 있는 환자에게 안심하고 수술할 수 있고, 수술 후 환자에게 남는 흉터를 최소화할 수 있는 등 의료분야에서 매우 유용하게 사용되고 있다.Such a surgical or therapeutic laser is useful in medical fields, such as not having electric currents, which does not damage the nerve, can be operated safely for patients with bleeding tendency, and minimizes scarring after surgery. have.

다만, 기존의 의료용 레이저 장비는 고가이면서 부피가 큰 문제점이 있기 때문에 레이저 장비를 소형화하고 가격을 낮추는 것이 주요한 과제이다.However, since the existing medical laser apparatuses are expensive and bulky, it is a major task to downsize laser apparatuses and lower their prices.

이 중, 레이저를 발생시키는 레이저 다이오드 모듈은 의료용 레이저 장비의 중요한 요소 중의 하나이며, 특히 휴대용 레이저 수술기를 구현하기 위해서는 이러한 레이저 다이오드 모듈의 소형화가 필수적이다.Among them, the laser diode module that generates the laser is one of the important elements of the medical laser equipment, and in particular, miniaturization of such a laser diode module is essential to realize a portable laser surgery machine.

도 1은 종래의 치과 레이저 수술기에 장착되는 레이저 다이오드 모듈을 나타낸 도면이다. 종래의 치과 레이저 수술기의 레이저 다이오드 모듈은 상당히 소형화된 형태이지만, 휴대용 치과 레이저 수술기에 적용하기에는 여전히 부피가 커서 레이저 수술기의 부피증가를 야기하기 때문에 레이저 다이오드 모듈을 더욱 소형화할 필요가 있다.1 shows a laser diode module mounted on a conventional dental laser surgery machine. Although the laser diode module of a conventional dental laser surgical machine is of a much smaller size, it is still necessary to miniaturize the laser diode module because it is still bulky for use in a portable dental laser surgical machine, resulting in an increase in the volume of the laser surgical machine.

(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 특2001-0068744호(2001.07.23.)(Patent Document 1) Korean Published Patent Application No. 2001-0068744 (July 23, 2001)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 레이저의 출력 성능은 유지하면서 소형화하여 레이저 수술기의 휴대성 및 사용 편의성을 높이고 냉각장치가 필요없는 휴대용 치과 레이저 수술기의 소형 레이저 다이오드 모듈을 제공하는데 그 목적이 있다.Disclosure of Invention Technical Problem [8] The present invention provides a small laser diode module for a portable dental laser surgery machine, .

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 휴대용 치과 레이저 수술기의 소형 레이저 다이오드 모듈은, 전방에 광섬유와 연결되는 페룰이 장착되는 레이저 출력부가 형성되고 후방에 전원 연결부가 형성되는 본체; 상기 본체에 장착되어 808~980nm 대역의 고출력 적외선 레이저빔을 조사하고 상기 적외선 레이저빔이 조사되는 전단부에 FAC(Fast Axis Collimation) 렌즈가 장착된 적외선 레이저 다이오드; 상기 본체에 장착되어 400~700nm 대역의 저출력 가시광선 레이저빔을 조사하고 상기 가시광선 레이저빔이 조사되는 전단부에 FAC(Fast Axis Collimation) 렌즈가 장착된 가시광선 레이저 다이오드; 상기 페룰에 상기 적외선 레이저빔과 가시광선 레이저빔을 집중시키는 집광렌즈; 및 상기 적외선 레이저빔은 통과시키고 상기 가시광선 레이저빔은 반사하여 상기 적외선 레이저빔과 가시광선 레이저빔이 중첩된 레이저빔이 상기 집광렌즈 방향으로 조사되는 파장분할필터를 포함한다.In order to achieve the above object, a small laser diode module of a portable dental laser surgery machine according to the present invention comprises: a main body in which a laser output unit for mounting a ferrule connected to an optical fiber is formed at a front side and a power connection unit is formed at a rear side; An infrared laser diode mounted on the body and irradiating a high-power infrared laser beam in a band of 808 to 980 nm and having a FAC (Fast Axis Collimation) lens mounted on a front end thereof irradiated with the infrared laser beam; A visible light laser diode mounted on the main body and having a FAC (Fast Axis Collimation) lens mounted on a front end portion irradiating a low output visible laser beam in a band of 400 to 700 nm and irradiating the visible light laser beam; A condenser lens focusing the infrared laser beam and the visible light laser beam on the ferrule; And a wavelength division filter that passes the infrared laser beam, reflects the visible light laser beam, and irradiates a laser beam in which the infrared laser beam and the visible light laser beam are superimposed in the direction of the condensing lens.

그리고 상기 적외선 레이저 다이오드는 상기 파장분할필터를 향해 상기 적외선 레이저빔을 조사하고, 상기 가시광선 레이저 다이오드는 상기 파장분할필터를 향해 상기 가시광선 레이저빔을 조사하며, 상기 적외선 레이저빔은 상기 파장분할필터의 제1면으로 45° 각도로 진입하여 상기 파장분할필터를 통과하고, 상기 가시광선 레이저빔은 상기 파장분할필터의 제2면으로 45° 각도로 진입하여 상기 파장분할필터에 의해 반사된다.And the infrared laser diode irradiates the infrared laser beam toward the wavelength division filter, the visible light laser diode irradiates the visible light laser beam toward the wavelength division filter, and the infrared laser beam passes through the wavelength division filter And passes through the wavelength division filter and the visible light laser beam enters the second face of the wavelength division filter at an angle of 45 and is reflected by the wavelength division filter.

본 발명에 따른 휴대용 치과 레이저 수술기의 소형 레이저 다이오드 모듈은 레이저의 출력 성능을 유지하면서 소형화하여 레이저 수술기의 휴대성 및 사용 편의성을 높일 수 있다.The compact laser diode module of the portable dental laser surgical instrument according to the present invention can miniaturize while maintaining the output performance of the laser, thereby improving the portability and ease of use of the laser surgical instrument.

또한, 본 발명의 휴대용 치과 레이저 수술기의 소형 레이저 다이오드 모듈은 발열성능을 높이기 위하여 구리재질로 제작되고, 내부에 레이저 다이오드 및 광학소자를 접합하기 위하여 금도금 처리하였으며, 온도센서를 구비하여 내부 온도를 모니터링할 수 있다.In addition, the small laser diode module of the portable dental laser surgery machine of the present invention is made of copper material for enhancing the heat generating performance, is plated with gold for joining the laser diode and the optical element inside, and has a temperature sensor can do.

도 1은 종래의 치과 레이저 수술기의 레이저 다이오드 모듈을 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 치과 레이저 수술기의 소형 레이저 다이오드 모듈의 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 치과 레이저 수술기의 소형 레이저 다이오드 모듈의 커버가 분리된 사시도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 휴대용 치과 레이저 수술기의 소형 레이저 다이오드 모듈의 내부구조를 개략적으로 나타낸 도면.1 shows a laser diode module of a conventional dental laser surgery machine.
2 is a perspective view of a small laser diode module of a portable dental laser surgical instrument according to an embodiment of the present invention.
3 is a perspective view illustrating a cover of a small laser diode module of a portable dental laser surgical instrument according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view illustrating an internal structure of a small laser diode module of a portable dental laser surgical instrument according to an embodiment of the present invention; FIG.

본 발명의 실시예에 따른 휴대용 치과 레이저 수술기의 소형 레이저 다이오드 모듈은 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본체(10), 적외선 레이저 다이오드(20), 가시광선 레이저 다이오드(30), 파장분할필터(40), 집광렌즈(50) 및 온도센서(미도시)를 포함한다.2 to 4, the portable laser diode module of the portable dental laser surgical instrument according to the embodiment of the present invention includes a main body 10, an infrared laser diode 20, a visible light laser diode 30, A filter 40, a condenser lens 50, and a temperature sensor (not shown).

본체(10)는 도 2에 도시된 바와 같이 전방에 광섬유(O)와 연결되는 페룰(F)(ferrule)이 장착되는 레이저 출력부(11)가 형성되고 후방에 전원 연결부(12)가 형성된다. 그리고 도 3에 도시된 바와 같이, 본체(10)의 상부에는 커버(13)가 결합되어 본체(10)의 내부를 개폐할 수 있으며, 본체(10)의 내부에는 적외선 레이저 다이오드(20), 가시광선 레이저 다이오드(30), 파장분할필터(40), 집광렌즈(50) 및 온도센서가 장착된다. 이러한 본체(10)는 발열성능을 높이기 위하여 구리(Cu)재질로 제작되고, 레이저 다이오드 및 광학소자를 접합하기 위하여 내부를 금(Au)도금 처리하였다.2, the main body 10 is formed with a laser output unit 11 on which a ferrule F connected to the optical fiber O is mounted and a power connection unit 12 is formed on the rear side . 3, a cover 13 is coupled to an upper portion of the main body 10 to open and close the main body 10, and an infrared laser diode 20, A light beam laser diode 30, a wavelength division filter 40, a condenser lens 50, and a temperature sensor are mounted. The main body 10 is made of copper (Cu) to enhance the heat generating performance, and gold (Au) plating is applied to the interior of the main body 10 to bond the laser diode and the optical element.

본 발명에 따른 휴대용 치과 레이저 수술기의 소형 레이저 다이오드 모듈은 장시간 동일한 레이저 출력을 구현해야 하는 일반적인 산업용 레이저에 비해 레이저 조사 시간이 짧고, 별도의 냉각장치 없이 본체(10)의 자체의 방열성능을 이용하여 레이저 생성에 따른 고온발열에 의한 레이저 다이오드의 손상을 방지할 수 있다. 이에 따라 치과 레이저 수술에 사용되는 레이저 모듈 및 레이저 모듈이 장착되는 레이저 수술기의 소형화에 유리하다. 본 발명의 본체(10)는 최대 길이 40mm, 최대 직경 20mm로 소형화하였으며, 레이저 수술기에 장착하여 레이저 수술기의 휴대 및 사용이 편리하다.The small laser diode module of the portable dental laser surgical instrument according to the present invention has a shorter laser irradiation time than a general industrial laser which needs to realize the same laser output for a long time and uses the heat radiation performance of the main body 10 itself without a separate cooling device It is possible to prevent damage of the laser diode due to high-temperature heat generated by laser generation. Accordingly, it is advantageous to miniaturize a laser surgical instrument equipped with a laser module and a laser module used for dental laser surgery. The main body 10 of the present invention is miniaturized to a maximum length of 40 mm and a maximum diameter of 20 mm, and it is convenient to carry and use the laser surgical instrument by being mounted on the laser surgery machine.

적외선 레이저 다이오드(20)는 본체(10)에 장착되어 808~980nm 대역의 고출력 적외선 레이저빔(21)을 조사하고, 적외선 레이저빔(21)이 조사되는 전단부에 FAC(Fast Axis Collimation) 렌즈가 장착된다. 이러한 적외선 레이저 다이오드(20)는 파장분할필터(40)를 향해 적외선 레이저빔(21)을 조사하며, 적외선 레이저 다이오드(20)로부터 조사되는 적외선 레이저빔(21)은 FAC 렌즈에 의해 발산각이 제한되어 집광성을 높일 수 있다. 그리고 적외선 레이저 다이오드(20)로부터 조사되는 적외선 레이저빔(21)은 파장분할필터(40)의 제1면(a)으로 45° 각도로 진입하여 파장분할필터(40)를 통과한다.The infrared laser diode 20 is mounted on the main body 10 and irradiates a high output infrared laser beam 21 of 808 to 980 nm band and a Fast Axis Collimation (FAC) lens is attached to the front end of the infrared laser beam 21 to which the infrared laser beam 21 is irradiated Respectively. The infrared laser diode 20 irradiates the infrared laser beam 21 toward the wavelength division filter 40 and the infrared laser beam 21 emitted from the infrared laser diode 20 is restricted by the FAC lens So that the light condensing property can be enhanced. The infrared laser beam 21 irradiated from the infrared laser diode 20 enters the first face a of the wavelength division filter 40 at an angle of 45 and passes through the wavelength division filter 40.

가시광선 레이저 다이오드(30)는 본체(10)에 장착되어 400~680nm 대역의 저출력 가시광선 레이저빔(31)을 조사하고, 가시광선 레이저빔(31)이 조사되는 전단부에 FAC(Fast Axis Collimation) 렌즈가 장착된다. 이러한 가시광선 레이저 다이오드(30)는 파장분팔필터를 향해 가시광선 레이저빔(31)을 조사하며, 가시광선 레이저 다이오드(30)로부터 조사되는 가시광선 레이저빔(31)은 FAC 렌즈에 의해 발산각이 제한되어 집광성을 높일 수 있다.그리고 가시광선 레이저 다이오드(30)로부터 조사되는 가시광선 레이저 빔은 파장분할필터(40)의 제2면(b)으로 45° 각도로 진입하여 파장분할필터(40)에 의해 반사된다.The visible light laser diode 30 is mounted on the main body 10 and irradiates the low output visible light laser beam 31 in the band of 400 to 680 nm and outputs a Fast Axis Collimation (FAC) ) Lens is mounted. The visible light laser diode 30 irradiates the visible light laser beam 31 toward the wavelength distribution filter and the visible light laser beam 31 emitted from the visible light laser diode 30 is emitted by the FAC lens at an angle of divergence And the visible light laser beam irradiated from the visible light laser diode 30 enters the second surface b of the wavelength division filter 40 at an angle of 45 and enters the wavelength division filter 40 ).

즉 적외선 레이저빔(21)의 조사방향과 가시광선 레이저빔(31)의 조사방향은 서로 수직이 되고, 파장분할필터(40)에서 만나 중첩된다. 상술한 바와 같은 가시광선 레이저빔(31)은 시각적으로 확인이 가능하므로 시각적으로 확인할 수 없는 적외선 레이저빔(21)을 보완하여 레이저 시술부위를 조준할 수 있도록 하였다.That is, the irradiation direction of the infrared laser beam 21 and the irradiation direction of the visible light laser beam 31 are perpendicular to each other, and are overlapped with each other in the wavelength division filter 40. Since the visible laser beam 31 can be visually confirmed, the infrared laser beam 21, which can not be visually confirmed, is supplemented so that the laser operation site can be aimed.

파장분할필터(40)는 적외선 레이저 다이오드(20)와 집광렌즈(50) 사이에 위치하며, 적외선 레이저빔(21)이 통과하고 가시광선 레이저빔(31)은 반사시킨다. 구체적으로 도 4에 도시된 바와 같이, 파장분할필터(40)는 제1면(a)과 제2면(b)으로 이루어지고, 적외선 레이저빔(21)의 조사방향과 가시광선 레이저빔(31)의 조사방향 각각에 대하여 45° 각도로 배치된다. 그리고 적외선 레이저빔(21)은 파장분할필터(40)의 제1면(a)으로 진입하여 파장분할필터(40)를 관통하고, 가시광선 레이저빔(31)은 파장분할필터(40)의 제2면(b)으로 진입하여 파장분할필터(40)에 의해 반사되어 90°굴절된다. 이에 따라 적외선 레이저빔(21)과 가시광선 레이저빔(31)은 서로 중첩되어 집광렌즈(50) 방향으로 조사된다.The wavelength division filter 40 is located between the infrared laser diode 20 and the condenser lens 50 and passes through the infrared laser beam 21 and reflects the visible light laser beam 31. 4, the wavelength division filter 40 is composed of a first surface a and a second surface b, in which the irradiation direction of the infrared laser beam 21 and the irradiation direction of the visible light laser beam 31 At an angle of 45 [deg.] With respect to each of the irradiation directions. The infrared laser beam 21 enters the first surface a of the wavelength division filter 40 and penetrates the wavelength division filter 40. The visible light laser beam 31 passes through the wavelength division filter 40, (B), reflected by the wavelength division filter 40, and refracted by 90 degrees. Thus, the infrared laser beam 21 and the visible light laser beam 31 overlap each other and are irradiated toward the condenser lens 50.

집광렌즈(50)는 비구면 렌즈로서 페룰(F)에 서로 중첩된 적외선 레이저빔(21)과 가시광선 레이저빔(31)을 집중시킨다.The condenser lens 50 focuses the infrared laser beam 21 and the visible light laser beam 31 superimposed on each other on the ferrule F as an aspherical lens.

온도센서는 온도에 따라 저항값이 변하는 서미스터(thermistor) 특성을 이용하여 본체(10)의 내부 온도를 감지한다. 이와 같이 온도센서를 구비하여 본체(10)의 내부 온도를 모니터링할 수 있다.The temperature sensor senses an internal temperature of the main body 10 using a thermistor characteristic of which resistance varies depending on the temperature. The internal temperature of the main body 10 can be monitored by the temperature sensor.

상술한 바와 같은 본 발명의 휴대용 치과 레이저 수술기의 소형 레이저 다이오드 모듈은 레이저의 출력 성능을 유지하면서 소형화하여 레이저 수술기의 휴대성 및 사용 편의성을 높일 수 있다.The miniature laser diode module of the portable dental laser surgical instrument of the present invention as described above can be miniaturized while maintaining the output performance of the laser, thereby enhancing the portability and ease of use of the laser surgical instrument.

본 발명의 휴대용 치과 레이저 수술기의 소형 레이저 다이오드 모듈은 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 발명의 기술사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.The small laser diode module of the portable dental laser surgical instrument of the present invention is not limited to the above-described embodiments and can be variously modified and embodied within the scope of the technical idea of the present invention.

10 : 본체, 11 : 레이저 출력부, 12 : 전원 연결부, 13 : 커버,
20 : 적외선 레이저 다이오드, 21 : 적외선 레이저빔,
30 : 가시광선 레이저 다이오드, 31 : 가시광선 레이저빔,
40 : 파장분할필터,
50 : 집광렌즈,10: main body, 11: laser output section, 12: power connection section, 13: cover,
20: an infrared laser diode, 21: an infrared laser beam,
30: visible light laser diode, 31: visible light laser beam,
40: wavelength division filter,
50: condenser lens,

Claims (2)

전방에 광섬유와 연결되는 페룰이 장착되는 레이저 출력부가 형성되고 후방에 전원 연결부가 형성되는 본체;
상기 본체에 장착되어 808~980nm 대역의 고출력 적외선 레이저빔을 조사하고 상기 적외선 레이저빔이 조사되는 전단부에 FAC(Fast Axis Collimation) 렌즈가 장착된 적외선 레이저 다이오드;
상기 본체에 장착되어 400~700nm 대역의 저출력 가시광선 레이저빔을 조사하고 상기 가시광선 레이저빔이 조사되는 전단부에 FAC(Fast Axis Collimation) 렌즈가 장착된 가시광선 레이저 다이오드;
상기 페룰에 상기 적외선 레이저빔과 가시광선 레이저빔을 집중시키는 집광렌즈; 및
상기 적외선 레이저빔은 통과시키고 상기 가시광선 레이저빔은 반사하여 상기 적외선 레이저빔과 가시광선 레이저빔이 중첩된 레이저빔이 상기 집광렌즈 방향으로 조사되는 파장분할필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 휴대용 치과 레이저 수술기의 소형 레이저 다이오드 모듈.A main body in which a laser output part to which a ferrule connected to an optical fiber is mounted in front and a power connection part is formed at the rear side;
An infrared laser diode mounted on the body and irradiating a high-power infrared laser beam in a band of 808 to 980 nm and having a FAC (Fast Axis Collimation) lens mounted on a front end thereof irradiated with the infrared laser beam;
A visible light laser diode mounted on the main body and having a FAC (Fast Axis Collimation) lens mounted on a front end portion irradiating a low output visible laser beam in a band of 400 to 700 nm and irradiating the visible light laser beam;
A condenser lens focusing the infrared laser beam and the visible light laser beam on the ferrule; And
And a wavelength division filter which passes the infrared laser beam and reflects the visible light laser beam so that a laser beam in which the infrared laser beam and the visible light laser beam are superimposed are irradiated toward the condensing lens, Small laser diode module in a surgical instrument. 청구항 1에 있어서,
상기 적외선 레이저 다이오드는 상기 파장분할필터를 향해 상기 적외선 레이저빔을 조사하고,
상기 가시광선 레이저 다이오드는 상기 파장분할필터를 향해 상기 가시광선 레이저빔을 조사하며,
상기 적외선 레이저빔은 상기 파장분할필터의 제1면으로 45° 각도로 진입하여 상기 파장분할필터를 통과하고,
상기 가시광선 레이저빔은 상기 파장분할필터의 제2면으로 45° 각도로 진입하여 상기 파장분할필터에 의해 반사되는 것을 특징으로 하는 휴대용 치과 레이저 수술기의 소형 레이저 다이오드 모듈.The method according to claim 1,
Wherein the infrared laser diode irradiates the infrared laser beam toward the wavelength division filter,
Wherein the visible light laser diode irradiates the visible light laser beam toward the wavelength division filter,
Wherein the infrared laser beam enters the first surface of the wavelength division filter at an angle of 45 and passes through the wavelength division filter,
Wherein the visible light laser beam enters the second face of the wavelength division filter at an angle of 45 degrees and is reflected by the wavelength division filter.
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