KR101818144B1 - 레이저 장치 및 이 레이저 장치에서의 레이저 출력 제어 방법 - Google Patents

레이저 장치 및 이 레이저 장치에서의 레이저 출력 제어 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 생성부 및 이 레이저 생성부에서 생성되는 레이저를 타겟을 향해 조사하는 핸드피스를 구비한 레이저 장치의 레이저 출력 제어 방법으로서, 레이저가 출력되는 핸드피스의 일 단부의 둘레를 따라 배치된 복수개의 거리센서에 의해 상기 복수개의 거리센서와 타겟 사이의 각각의 거리를 측정하는 단계; 상기 거리센서와 타겟 사이의 거리에 기초하여, 타겟에 레이저가 실제로 조사되는 영역인 유효 면적을 산출하는 단계; 및 상기 유효 면적에 기설정된 에너지밀도로 레이저를 조사하기 위해 레이저 출력을 증감하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력 제어 방법이 개시된다.

Description

레이저 장치 및 이 레이저 장치에서의 레이저 출력 제어 방법 {Laser apparatus and method for controlling laser output in the laser apparatus}
본 발명은 레이저 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 레이저 출력 제어부를 갖는 레이저 장치 및 이 레이저 장치에서의 레이저 출력 제어 방법에 관한 것이다.
최근 의료분야 또는 미용 분야에서 치료 및 수술용이나 미용 목적의 레이저 장치가 널리 보급되고 있다. 수술이나 미용 목적의 레이저 치료 및 시술을 위해 레이저 장치는 소정의 파장과 에너지밀도(단위면적당 에너지)를 갖는 레이저 빔을 생성하여 핸드피스를 통해 타겟(예컨대 치료/시술 대상인 피부)에 조사한다.
그런데 레이저 장치에서 출력되는 레이저 빔의 특성과 실제 타겟에 조사되는 레이저 빔의 특성은 서로 차이를 보이게 된다. 예를 들어 도1의 일반적인 레이저용 핸드피스(10)를 예로 들면, 예컨대 핸드피스(10)의 선단부에 베이스부(21), 지지부(22), 및 가이드부(23)로 구성된 팁(20)이 부착되어 있고, 사용자가 도1과 같이 핸드피스(10)를 타겟(예컨대 피부(S))에 대해 수직으로 세워서 가이드부(23)를 피부(S)에 접촉한 상태에서 레이저를 조사하게 된다. 즉 이 때 핸드피스(10)의 최하단부(즉 팁(20)의 베이스부(21)의 하단부에서 피부(S)까지의 높이는 지지부(22) 및 가이드부(23)에 의해 일정하게 H만큼의 거리를 유지하게 되며, 이 상태를 기준으로 레이저 출력이 설정된다.
그러나 치료하는 동안 사용자가 항상 도1과 같이 핸드피스(10)를 타겟에 대해 수직으로 유지하기가 힘들고 또한 피부(S)와 거리도 항상 일정하게 유지할 수 없는 현실적 문제가 있다.
또한 도2(a)를 참조하면, 레이저 장치가 레이저의 단면적에 걸쳐 동일한 에너지밀도(J/cm2)를 갖는 콜리메이티드 빔(collimated beam)(L1)으로 레이저를 조사하도록 설계되었다 하더라도 실제로 핸드피스(10)에서 출력되는 레이저는 예컨대 도2(a)의 레이저(L2) 형상과 같이 거리에 따라 레이저의 단면적이 증가하거나 또는 감소하는 형태로 조사될 수 있고, 그 경우 타겟 중 레이저(L2)를 조사받는 영역(A)이 거리(H)에 따라 달라지게 되어 실제 피부가 받는 레이저의 에너지밀도가 최초 설정된 에너지밀도와 달라지게 된다.
또한 도2(b)에 도시한 것처럼 디포커스드 빔(defocused beam)(포커스드 빔(focused beam)의 경우에도 마찬가지이다) 형태의 레이저(L3)를 출력하도록 설계된 경우에도 피부(S)와의 거리(H)에 따라 레이저 조사 영역(A)이 변하기 때문에 핸드피스와의 거리에 따라 피부(S)가 받는 에너지밀도가 큰 폭으로 변하게 되어 일정하고 안정적인 치료 효과를 얻을 수 없다.
따라서 의료용 또는 미용 목적으로 레이저 장치를 이용하는 경우 정확하고 안전한 사용과 소기의 치료 효과를 얻기 위해서는 핸드피스가 기울어지거나 피부와의 거리가 달라지더라도 치료 부위에서의 레이저의 실제 에너지밀도를 기설정된 에너지밀도로 항상 유지하는 것이 중요하다.
특허문헌1: 한국 공개특허 2016-0131677호 (2016년 11월 25일 공개)
본 발명의 일 실시예에 따르면, 핸드피스의 선단부에 복수개의 거리센서를 장착하고 이 거리센서로부터 측정한 거리값에 기초하여 핸드피스의 기울어짐과 거리를 산출하고 타겟의 유효 면적을 계산함으로써, 에너지밀도를 항상 일정하게 유지하도록 레이저 출력을 제어할 수 있는 레이저 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 생성부 및 이 레이저 생성부에서 생성되는 레이저를 타겟을 향해 조사하는 핸드피스를 구비한 레이저 장치의 레이저 출력 제어 방법으로서, 레이저가 출력되는 핸드피스의 일 단부의 둘레를 따라 배치된 복수개의 거리센서에 의해 상기 복수개의 거리센서와 타겟 사이의 각각의 거리를 측정하는 단계; 상기 거리센서와 타겟 사이의 거리에 기초하여, 타겟에 레이저가 실제로 조사되는 영역인 유효 면적을 산출하는 단계; 및 상기 유효 면적에 기설정된 에너지밀도로 레이저를 조사하기 위해 레이저 출력을 증감하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력 제어 방법이 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 레이저 장치로서, 레이저를 생성하는 레이저 생성부; 상기 레이저 생성부에서 생성되는 레이저의 출력을 제어하는 제어부; 상기 레이저 생성부에서 생성된 레이저를 일 단부를 통해 출력하는 핸드피스; 및 상기 핸드피스의 상기 일 단부의 둘레를 따라 부착된 복수개의 거리센서;를 포함하고, 상기 제어부는, 상기 복수개의 거리센서가 측정한 타겟과의 거리에 기초하여, 타겟에 레이저가 실제로 조사되는 영역인 유효 면적을 산출하고, 이 유효 면적에 기설정된 에너지밀도로 레이저를 조사하기 위해 레이저 출력을 증감하도록 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 장치가 개시된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 핸드피스에 장착된 거리센서에서 측정한 거리 측정값에 기초하여 타겟의 유효 면적을 계산하고 이로부터 일정 에너지밀도를 얻기 위한 레이저 출력값을 얻을 수 있으므로, 핸드피스의 기울어지거나 타겟과의 거리가 변하더라도 목표 에너지밀도를 항상 일정하게 유지할 수 있는 이점이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 거리센서가 측정한 하나 이상의 측정값이 기설정된 소정 거리 값보다 크거나 또는 핸드피스의 기울기가 기설정된 소정 각도보다 작으면 레이저 출력을 일시적으로 중단시킴으로써 레이저로 인한 사고를 미연에 방지하고 소기의 의료/미용적 효과를 달성할 수 있는 이점이 있다.
도1은 종래의 레이저 장치의 핸드피스를 설명하기 위한 도면,
도2는 핸드피스에서 출력되는 예시적인 레이저 형상을 나타내는 도면,
도3 및 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드피스를 설명하기 위한 도면,
도5는 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 장치의 블록도,
도6은 핸드피스가 기울어져서 조사될 때의 예시적인 레이저 형상을 나타내는 도면,
도7은 본 발명의 일 실시예에 따른 레이저 출력 제어 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
본 명세서의 도면에 있어서, 구성요소들의 길이, 두께, 넓이 등의 수치는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장하여 표시될 수 있다.
본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprise)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 게재될 수도 있다는 것을 의미한다. 한편, 본 명세서에 기재된 "…부", "…기", "모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어, 또는 하드웨어와 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다. 아래의 특정 실시예를 기술하는데 있어서, 여러 가지의 특정적인 내용들은 발명을 더 구체적으로 설명하고 이해를 돕기 위해 작성되었다. 하지만 본 발명을 이해할 수 있을 정도로 이 분야의 지식을 갖고 있는 독자는 이러한 여러 가지의 특정적인 내용들이 없어도 사용될 수 있다는 것을 인지할 수 있다. 어떤 경우에는 발명을 기술하는 데 있어서 흔히 알려졌으면서 발명과 크게 관련 없는 부분들은 본 발명을 설명하는 데 있어 혼돈을 막기 위해 기술하지 않음을 미리 언급해 둔다.
도3과 도4는 본 발명의 일 실시예에 따른 핸드피스를 개략적으로 도시한 도면이고 도5는 이러한 핸드피스를 포함하는 예시적인 레이저 장치의 블록도를 나타낸다.
도면을 참조하면, 일 실시예에 따른 핸드피스(10)는 사용자가 손으로 잡을 수 있도록 대략 원통 형상을 갖는 부재로서, 핸드피스(10)의 한쪽 단부(도3에서 상측 단부)에는 광섬유(60)가 연결되고, 레이저 생성부(도5의 50)에서 생성된 레이저가 광섬유(60)를 통해 핸드피스(10)로 가이드된 후 핸드피스(10)의 다른쪽 단부(도3에서 하측 단부)를 통해 출력되도록 구성된다.
핸드피스(10)의 내부에는 레이저를 가이드하는데 필요한 광섬유, 렌즈, 미러 등의 다수의 광학요소가 배치될 수 있다. 핸드피스(10)에서 출력되는 광은 콜리메이티드 빔(collimated beam), 포커스드 빔(focused beam), 또는 디포커스드 빔(defocused beam) 중 어느 하나일 수 있으며, 레이저의 에너지 밀도, 파장 등은 레이저 장치가 사용되는 구체적 실시 상황에 따라 달라질 수 있다.
도시한 실시예에서 핸드피스(10)의 하측 단부에는 팁(20)이 부착될 수 있다. 팁(20)은 핸드피스(10)에 탈착 가능하게 결합될 수 있다. 일 실시예에서 팁(20)은 핸드피스(10)의 하측 단부와 결합하는 베이스부(21), 베이스부(21)에서 하방으로 연장된 지지부(22), 및 지지부(22)의 단부와 일체로 연결된 반원형의 가이드부(23)를 포함할 수 있다.
베이스부(21)는 예컨대 나사결합에 의해 핸드피스(10)의 하측 단부와 탈착가능하게 결합될 수 있다. 지지부(22)는 반원형의 가이드부(23)가 베이스부(21)에서 아래쪽으로 소정 거리 이격되어 배치될 수 있도록 가이드부(23)를 지지하는 역할을 한다. 가이드부(23)는 반원형 또는 링(ring) 형상을 가질 수 있으며 핸드피스(10)에서 출력되는 레이저가 가이드부(23)의 중심축을 통과하도록 설계된다. 따라서 사용자가 가이드부(23)의 중심과 레이저를 조사할 타겟을 쉽게 정렬할 수도 있도록 가이드할 수 있다.
상술한 핸드피스(10)와 팁(20)은 당업계에 공지된 기술이므로 더 이상의 설명은 생략한다. 또한 본 발명의 실시예가 도면에 도시한 핸드피스(10)와 팁(20)의 구성에 한정되지 않고 다양한 구성상 변형이 가능함도 이해할 것이다. 예를 들어 도면에는 핸드피스(10)에 팁(20)이 부착되는 것으로 설명했지만 팁(20)이 없는 핸드피스가 사용될 수도 있다. 또 다른 예로서, 팁(20)의 가이드부(23)가 예컨대 환형 형상일 수도 있고 팁(20)이 지지부(22)와 가이드부(23)를 포함하지 않을 수도 있다.
일 실시예에서 핸드피스(10)는 복수개의 거리센서(30)를 더 포함한다. 도시한 실시예에서 거리센서(30)는 팁(20)의 베이스부(21)의 측면에 일정 간격으로 이격되어 부착되었다. 대안적 실시예에서, 거리센서(30)가 핸드피스(10)의 하측 단부의 둘레에 배치될 수도 있다. 또 다른 실시예에서 핸드피스(10)에 팁(20)이 부착되지 않을 수도 있으며, 이 경우에도 핸드피스(10)의 하측 단부의 둘레에 일정 간격으로 복수개의 거리센서(30)가 부착될 수 있다.
일 실시예에서 핸드피스(10)가 2개의 거리센서(30)를 포함할 수 있고, 이 경우 거리센서(30)는 핸드피스(10)의 하측 단부의 둘레를 따라(또는 팁(20)의 베이스부(21)의 둘레를 따라) 180도 간격으로 이격되어 설치될 수 있다. 대안적 실시예에서 핸드피스(10)가 3개의 거리센서(30)를 포함할 수 있고, 이 경우 핸드피스(10)의 하측 단부의 둘레 또는 베이스부(21)의 둘레를 따라 120도 간격으로 설치될 수 있다.
거리센서(30)의 개수는 특별히 제한되지 않으며, 바람직한 일 실시예에서 3개 또는 4개의 거리센서(30)가 설치될 수 있다. 거리센서(30)는 예컨대 IR 센서 또는 초음파 센서일 수 있으며 그 외에 종래의 다양한 방식에 따라 거리를 측정하는 센서로 구현될 수 있다.
도3에 나타낸 것처럼 팁(20)이 부착된 핸드피스(10)가 예컨대 환자의 피부(S)를 향해 수직으로 배치되었다고 가정할 때, 팁(20)의 베이스부(21)로부터 피부(S)까지의 거리를 H라고 표시하고 베이스부(21)의 측면에 부착된 거리센서(30)가 측정한 피부(S)까지의 거리를 d라고 표시하기로 한다. 이 때 복수개의 거리센서(30)의 각각이 측정한 거리(d)를 각각 d1, d2, d3,… 등으로 표시하기로 한다.
도5를 참조하면, 레이저 장치는 핸드피스(10), 거리센서(30), 제어부(40), 및 레이저 생성부(50)를 포함할 수 있다. 핸드피스(10)와 거리센서(30)는 도3과 도4를 참조하여 상술하였으므로 설명을 생략한다.
레이저 생성부(50)는 레이저를 발생시키는 장치이며, 제어부(40)는 레이저 생성부(50)에서 생성되는 레이저의 출력을 제어할 수 있다. 레이저 생성부(50)는 종래 공지의 레이저 발생 장치를 포함할 수 있다. 예를 들어 레이저 생성부(50)는 내부에 엔디야그(Nd:YAG), 알렉산드라이트(Alexandrite), 루비 등의 공지의 레이저 이득 매질, 플래쉬 램프, 반사기, 미러, 및 전력 공급부 등의 구성요소를 구비할 수 있다. 플래쉬 램프는 레이저 이득 매질 주위에 배치되고 전력 공급부로부터 전원을 공급받아 이득 매질에 여기광을 조사할 수 있다. 반사기는 플래쉬 램프를 둘러싸도록 배치되고, 플래쉬 램프에서 조사되는 여기광이 손실되지 않고 레이저 이득 매질로 조사될 수 있도록 한다. 레이저 이득 매질이 플래쉬 램프로부터 여기광을 받으면 양쪽의 미러 사이에서 빛이 왕복하며 유도방출에 의한 증폭을 야기하여 레이저광을 생성할 수 있다.
레이저 생성부(50)에서 생성된 레이저는 예컨대 광섬유(60)를 통해 가이드되어 핸드피스(10)로 전송되며 핸드피스(10)의 일 단부를 통해 출력될 수 있다. 대안적 실시예에서, 광섬유(60) 대신 다른 방식으로 레이저 빔을 핸드피스(10)로 전달할 수도 있다. 예를 들어 광섬유(60) 대신 다수의 미러를 구비한 광 가이드 암(light guiding arm)가 레이저 생성부(50)와 핸드피스(10) 사이에 배치될 수 있고, 이 광 가이드 암을 통해 레이저를 핸드피스(10)로 전송할 수 있으며, 그 외의 다른 공지의 광가이드 수단이 사용될 수도 있음은 물론이다.
제어부(40)는 레이저 생성부(50)에서 생성되는 레이저의 출력을 제어할 수 있다. 일 실시예에서 제어부(40)는 거리센서(30)로부터의 거리 측정값을 측정신호로서 수신하고 이에 기초하여 레이저 출력을 제어하는 제어신호를 레이저 생성부(50)로 전송하여 레이저 출력을 제어할 수 있다.
일 실시예에서 제어부(40)는, 복수개의 거리센서(30)가 측정한 타겟과의 거리(d)에 기초하여, 타겟에 레이저가 실제로 조사되는 영역인 유효 면적을 산출하고, 이 유효 면적에 기설정된 에너지밀도로 레이저를 조사하기 위해 레이저 출력을 증감하도록 제어할 수 있다.
유효 면적을 산출하는 예시적 방법으로서, 제어부(40)는, 측정된 타겟과의 거리(d)에 기초하여 타겟에 대한 핸드피스의 기울기 및 타겟과 핸드피스 사이의 거리를 산출하고, 이 핸드피스의 기울기와 거리에 기초하여 타겟의 유효 면적을 산출할 수 있다. 예를 들어 제어부(40)는 핸드피스(10)에서 출력되는 레이저의 출력 각도와 직경 등 출력 레이저의 특성에 관한 정보를 미리 저장하고 있을 수 있고, 이 정보와 상기 핸드피스의 기울기와 거리에 대해 산출된 값에 기초하여 타겟의 유효 면적을 산출할 수 있다.
타겟의 유효 면적이 산출되면 현재 출력되는 레이저의 에너지밀도를 알 수 있으므로, 기설정된 목표 에너지밀도로 레이저를 출력하기 위해 얼마만큼의 레이저 출력을 증가 또는 감소해야 하는지 알 수 있고, 이렇게 산출된 값에 따라 제어부(40)가 레이저 출력을 제어함으로써 기설정된 에너지밀도로 타겟의 유효 면적에 레이저를 조사할 수 있다.
이제 도6 및 도7을 참조하여 제어부(40)의 예시적인 레이저 출력 제어 방법을 설명하기로 한다. 핸드피스(10)가 도6에 도시한 것처럼 환자의 타겟(피부(S))에 대해 소정 각도(θ) 기울어져서 레이저(L)를 조사한다고 가정한다. 설명의 편의를 위해 팁(20)의 지지부(22)와 가이드부(23)는 생략하였고 2개의 거리센서(31,32)만 도시하였다. 핸드피스(10)에서 콜리메이티드 빔을 출력하도록 설계되었지만 실제로 출력되는 레이저(L)가 완전한 콜리메이티드 빔 형상이 아니라 소정의 출력 각도(α)를 가지며 타겟과 소정 거리(h) 이격되어 있다고 가정한다. 이 때 타겟과 핸드피스(10)의 거리(h)는 핸드피스(10)의 중심축(C)(레이저(L)의 중심축과 동일하다고 가정한다)의 축선 상에서 핸드피스(10)의 최하단부에서 타겟까지의 거리를 의미하는 것으로 가정한다.
상기 전제 하에 도7의 레이저 출력 제어 방법의 예시적 흐름도를 참조하면, 우선 단계(S110)에서, 거리센서(31,32)와 타겟 사이의 거리를 측정한다. 여기서 '거리센서와 타겟 사이의 거리'는 핸드피스(10)의 중심축(또는 레이저(L)의 중심축)(C)에 평행한 선을 따르는 각 거리센서(31,32)에서부터 타겟(즉 피부(S))까지의 거리를 의미한다. 예컨대 도6을 참조하면 제1 거리센서(31)는 피부(S)의 제1 지점(P1)까지의 거리(d1)를 측정하고 제2 거리센서(32)는 피부(S)의 제2 지점(P2)까지의 거리(d2)를 측정한다. 도시하지 않았지만 제3, 제4 거리센서 등 더 많은 거리센서가 설치되어 있을 수 있고, 이에 따라 각 거리센서가 피부까지의 거리(d3, d4,…)를 측정할 것이다.
그 후 단계(S120)에서, 거리센서(31,32)와 타겟 사이의 거리(d1,d2,…)에 기초하여, 타겟에 레이저가 조사되는 영역인 유효 면적을 산출한다. 여기서 '유효 면적'은 타겟(피부) 중 레이저(L)가 실제로 조사되는 영역, 즉 도6에서 'A'로 표시한 영역을 의미한다.
거리센서(31,32)가 측정한 거리(d1,d2,…) 값들로부터 유효 면적(A)을 산출하는 여러 다양한 방법이 존재할 수 있다. 도7의 실시예에서는 유효 면적(A)을 산출하는 예시적 방법으로서, 우선 단계(S121)에서 거리(d1,d2,…)에 기초하여 핸드피스(10)의 기울기(θ) 및 타겟과의 거리(h)를 산출한다. 여기서 기울기(θ)는 타겟(즉 피부(S))에 대한 핸드피스(10)의 중심축(또는 레이저(L)의 중심축)(C)의 기울기를 의미하며 타겟과의 거리(h)는 이 중심축(C) 선상에서 핸드피스(10)의 최하단부와 타겟 사이의 거리를 의미할 수 있다.
일 실시예에서, 복수개의 거리센서(31,32,…) 상호간의 배치 관계를 미리 알고 있으므로, 거리센서(31,32,…)가 측정한 거리(d1,d2,…)가 주어지면 이로부터 복수개의 지점(P1,P2,…)을 통과하는 타원형의 특성(예컨대 장축의 길이, 단축의 길이, 면적 등)을 계산할 수 있으며, 따라서 이러한 타원형의 특성과 거리센서의 측정값(d1,d2,…)에 기초하여 핸드피스(10)가 타겟에 대해 어느 정도 기울어져 있는지 및 타겟과의 거리가 얼마인지를 산출할 수 있다.
이 때 일 실시예에서, 복수개의 거리센서(31,32,…) 간의 상대적인 배치관계에 관한 데이터가 임의의 저장수단(예컨대 메모리)에 미리 저장되어 있을 수 있고, 또한 이 배치관계에 기초하여 각 거리센서가 측정한 거리(d1,d2,…)에 따른 지점(P1,P2,..)을 통과하는 타원형의 특성도 예컨대 룩업 테이블 형식으로 미리 저장되어 있을 수 있다. 또한 타원형의 특성에 기초한 핸드피스의 기울기(θ) 및 거리(h)도 예컨대 룩업 테이블 형태로 미리 저장되어 있을 수도 있다.
핸드피스의 기울기(θ) 및 거리(h)를 산출하면, 단계(S122)에서, 이 기울기(θ) 및 거리(h)에 기초하여 레이저(L)가 조사되는 면적, 즉 유효 면적(A)을 산출할 수 있다. 즉 핸드피스(10)에서 출력되는 레이저(L)의 특성(예컨대 출력각도(α)와 단면적 등을 포함하는 정보)을 미리 알고 있다고 가정하면, 이러한 레이저 특성 및 핸드피스의 기울기(θ)와 거리(h)에 기초하여 유효 면적(A)을 계산할 수 있다. 이 경우에도, 예컨대 레이저의 특성(출력각도(α), 단면적 등)과 핸드피스의 기울기(θ)와 거리(h)에 따른 유효 면적(A)이 미리 룩업 테이블 등의 방식으로 저장되어 있을 수도 있고 레이저 특성과 핸드피스의 기울기(θ) 및 거리(h)를 변수로 하는 기설정된 수식에 따라 유효 면적(A)을 계산하여 도출할 수도 있다.
이와 같이 타겟의 유효 면적(A)을 산출하면, 다음으로 단계(S130)에서, 유효 면적(A)에 기설정된 에너지밀도로 레이저(L)를 조사하기 위해 레이저 출력을 증감할 수 있다. 즉 레이저의 기설정된 에너지밀도는 예컨대 도1에서와 같이 핸드피스(10)가 타겟(피부(S))과 수직인 상태로 소정 거리(H) 떨어져 있을 때의 유효 면적(이하 "기준 유효 면적"이라 함)에서의 에너지밀도를 의미할 수 있고, 따라서 핸드피스(10)가 타겟에 대해 소정 기울기(θ)만큼 경사지고 소정 거리(h)만큼 떨어져 있을 경우의 유효 면적(A)과 기준 유효 면적을 비교하여, 동일한 에너지밀도를 유지하도록 레이저 출력을 조절할 수 있다.
지금까지 도7의 예시적인 방법으로 타겟이 받는 에너지밀도를 동일하게 유지하기 위한 레이저 출력 제어 방법을 설명하였지만, 상술한 방법이 아닌 다른 방법으로도 레이저 출력을 제어할 수 있을 것이다. 예를 들어, 도시한 실시예에서는 거리센서가 측정한 거리(d1,d2,…)로부터 핸드피스의 기울기(θ)와 거리(h)를 계산한 유효 면적을 산출하는 방식을 설명하였지만 다른 대안적 실시예에서는 핸드피스의 기울기(θ)나 거리(h)를 계산하지 않고 유효 면적을 산출할 수도 있을 것이다. 그러므로 도7의 방법은 유효 면적을 구하는 하나의 예시적인 방법에 불과함을 당업자는 이해할 것이다.
또한 일 실시예에서, 거리센서가 측정한 거리(d1,d2,…)에 기초하여 유효 면적을 산출하는 연산 동작이 제어부(40)에서 실행될 수도 있지만, 대안적 실시예에서 연산의 일부 또는 전부가 별도의 연산부(도시 생략)에서 수행될 수도 있다. 즉 제어부(40)나 거리센서(30)가 거리 측정값(d1,d2,…)을 연산부에 전달하면 연산부가 유효 면적(A)을 계산하여 제어부(40)로 전달할 수도 있을 것이다.
한편 바람직한 일 실시예에서, 제어부(40)는 거리센서가 측정한 하나 이상의 거리값(d1,d2,…)에 기초하여 레이저 출력의 일시적 온/오프를 제어할 수도 있다. 예를 들어 사용자가 핸드피스(10)를 타겟(S)을 향하지 않고 다른 사람이나 사물을 향한 상태에서 레이저를 출력하게 되면 사고의 위험성이 있고 또한 사용자가 핸드피스(10)를 과도하게 기울여서 타겟에 조사하면 원하는 소기의 의료/미용적 효과를 얻지 못하는 경우도 발생할 수 있다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예에서는 거리센서가 측정한 거리(d1,d2,…)에 기초하여 제어부(40)가 레이저 출력을 온/오프하도록 제어할 수 있다.
일 예로서, 복수개의 거리센서(31,32,…)가 측정한 거리(d1,d2,…) 중 적어도 하나의 값이 기설정된 소정 거리 이상인 경우, 제어부(40)는 핸드피스(10)가 타겟에서 지나치게 멀리 떨어져 있거나 또는 핸드피스(10)가 타겟이 아닌 다른 사물을 향하고 있다고 판단하여 레이저 출력을 오프시킬 수 있다.
다른 일 예로서, 핸드피스(10)의 기울기(θ)가 기설정된 소정 각도 이하인 경우 제어부(40)는 핸드피스(10)가 과도하게 기울어져서 타겟을 향하고 있어서 원하는 의료/미용 효과를 얻을 수 없다고 판단하여 레이저 출력을 오프시킬 수 있을 것이다.
이러한 경우 제어부(40)는 예컨대 경고음이나 경고 램프의 점등으로 사용자에게 레이저 출력의 일시적 오프를 알릴 수 있고, 거리(d1,d2,…)나 기울기(θ)가 정상 범위내로 들어오면 다시 음향이나 램프 점등 등을 이용하여 사용자에게 알릴 수 있다.
이상과 같이 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 명세서의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능함을 이해할 수 있다. 그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
10: 핸드피스 20: 팁
30,31,32: 거리센서 40: 제어부
50: 레이저 생성부 60: 광섬유

Claims (14)

  1. 레이저 생성부 및 이 레이저 생성부에서 생성되는 레이저를 타겟을 향해 조사하는 핸드피스를 구비한 레이저 장치의 레이저 출력 제어 방법으로서,
    레이저가 출력되는 핸드피스의 일 단부의 둘레를 따라 배치된 복수개의 거리센서에 의해 상기 복수개의 거리센서와 타겟 사이의 각각의 거리(d)를 측정하는 단계;
    상기 거리센서와 타겟 사이의 거리(d)에 기초하여, 타겟에 레이저가 실제로 조사되는 영역인 유효 면적을 산출하는 단계; 및
    상기 유효 면적에 기설정된 에너지밀도로 레이저를 조사하기 위해 레이저 출력을 증감하는 단계;를 포함하고,
    상기 타겟의 유효 면적을 산출하는 단계는,
    측정된 복수개의 상기 거리(d)에 기초하여, 타겟에 대한 핸드피스의 기울기(θ) 및 타겟과 핸드피스 사이의 거리(h)를 산출하는 단계; 및
    상기 핸드피스의 기울기(θ) 및 거리(h)에 기초하여 상기 타겟의 유효 면적을 산출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력 제어 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 거리센서는 3개 이상의 거리센서이고, 이 복수개의 거리센서들이 핸드피스의 상기 일 단부의 둘레를 따라 일정 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 레이저 출력 제어 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수개의 거리센서 중 어느 하나와 타겟 사이의 측정된 거리가 기설정된 소정 거리 이상이면 레이저 출력을 중단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력 제어 방법.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 핸드피스의 기울기(θ) 및 거리(h)에 기초하여 상기 타겟의 유효 면적을 산출하는 단계는,
    핸드피스에서 출력되는 레이저의 출력 각도(α) 및 직경에 기초하여, 상기 핸드피스의 기울기(θ) 및 거리(h)에 따른 타겟의 유효 면적을 산출하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력 제어 방법.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 산출된 핸드피스의 기울기(θ)가 기설정된 소정 각도 이하인 경우 레이저 출력을 중단하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 레이저 출력 제어 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 핸드피스에서 출력되는 레이저가 콜리메이티드 빔, 포커스드 빔, 또는 디포커스드 빔인 것을 특징으로 하는 레이저 출력 제어 방법.
  8. 레이저 장치로서,
    레이저를 생성하는 레이저 생성부(50);
    상기 레이저 생성부에서 생성되는 레이저의 출력을 제어하는 제어부(40);
    상기 레이저 생성부에서 생성된 레이저를 일 단부를 통해 출력하는 핸드피스(10); 및
    상기 핸드피스의 상기 일 단부의 둘레를 따라 부착된 복수개의 거리센서(30);를 포함하고,
    상기 제어부는, 상기 복수개의 거리센서가 측정한 타겟과의 거리(d)에 기초하여 타겟에 대한 핸드피스의 기울기(θ) 및 타겟과 핸드피스 사이의 거리(h)를 산출하고, 상기 핸드피스의 기울기(θ) 및 거리(h)에 기초하여, 타겟에 레이저가 실제로 조사되는 영역인 유효 면적을 산출하고, 이 유효 면적에 기설정된 에너지밀도로 레이저를 조사하기 위해 레이저 출력을 증감하도록 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수개의 거리센서는 3개 이상의 거리센서이고, 이 복수개의 거리센서들이 핸드피스의 상기 일 단부의 둘레를 따라 일정 간격으로 배치된 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 복수개의 거리센서 중 어느 하나와 타겟 사이의 측정된 거리가 기설정된 소정 거리 이상이면 상기 제어부가 레이저 출력을 중단시키는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
  11. 삭제
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제어부가, 핸드피스에서 출력되는 레이저의 출력 각도(α) 및 직경에 기초하여, 상기 핸드피스의 기울기(θ) 및 거리(h)에 따른 타겟의 유효 면적을 산출하도록 구성된 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 산출된 핸드피스의 기울기(θ)가 기설정된 소정 각도 이하이면 상기 제어부가 레이저 출력을 중단시키는 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 핸드피스에서 출력되는 레이저가 콜리메이티드 빔, 포커스드 빔, 또는 디포커스드 빔인 것을 특징으로 하는 레이저 장치.
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