KR20120096725A - Deformation measurement apparatus using stimulus - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A deformation measuring device is provided to accurately diagnose a deformation state by changing a stimulus due to vibration. CONSTITUTION: A light source unit(110) radiates laser beams. A probe unit(130) includes a probe optical fiber which output the laser beams from the light source unit to an object and a stimulus generating unit which outputs a stimulus signal to the object. A beam splitter(161) receives light and distributes light to a third path and a fourth path. A first mirror reflects the light in the third path and controls a separation distance from the beam splitter. A second mirror(173) reflects the light in the fourth path and controls an angle with the beam splitter. A first driving unit(167) controls a separation distance between the first mirror and the beam splitter. A second driving unit(177) controls an angle between the mirror and the beam splitter. An image pickup unit(181) picks up interference image outputted from the beam splitter. An analyzing unit(185) provides the interference image to diagnose the deformation of the object.

Description

변형 상태 측정장치{deformation measurement apparatus using stimulus}Deformation measurement apparatus using stimulus

본 발명은 변형 상태 측정장치에 관한 것으로서, 상세하게는 전단간섭계를 적용하여 측정대상체의 변형상태를 측정하는 변형 상태 측정장치에 관한 것이다.The present invention relates to a strain state measuring apparatus, and more particularly, to a strain state measuring apparatus for measuring a strain state of a measuring object by applying a shear interferometer.

현재 인체를 진단하기 위한 기기는 진단 용도에 따라 다양한 기기가 알려져 있다.Currently, various devices are known for diagnosing a human body according to a diagnostic purpose.

이러한 진단기기 중 인체 내부에 삽입하여 이미지를 촬상하는 기기로서 내시경은 인체에 삽입하여 이미지를 촬상할 수 있도록 되어 있다.Among these diagnostic devices, the device is inserted into the human body to pick up an image. The endoscope is inserted into the human body to pick up the image.

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.On the other hand, there is a device that can capture the inside of the vibrating parts by stimulation such as the eardrum or vocal cords in the same way as the endoscope, and can check the captured image. There is a difficult problem.

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.The present invention was devised to improve the above problems, and an object thereof is to provide a deformation state measuring apparatus capable of measuring a deformation state while applying a vibration stimulus to a measurement object.

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.In order to achieve the above object, the deformation state measuring apparatus according to the present invention includes a light source unit for emitting a laser light; A probe unit having a probe optical fiber which guides the laser light emitted from the light source unit and exits the measurement object, and a stimulation generation unit coupled to an end of the probe optical fiber and outputting a stimulus signal to the measurement object; The light emitted from the light source unit and transmitted in the first path is transmitted to the probe optical fiber, and the light reflected from the measurement object and traveling backward through the probe optical fiber is output in a second path different from the first path. An optical splitter; A beam splitter configured to receive light output through the second path into the optical splitter and to distribute the light into a third path and a fourth path; A first mirror configured to reflect light traveling through the third path and adjust a separation distance from the beam splitter; A second mirror configured to reflect light traveling through the fourth path and to adjust an angle with the beam splitter; A first driver configured to adjust a separation interval with respect to the beam splitter of the first mirror; A second driver adjusting an angle of the second mirror with respect to the beam splitter; An imaging unit which picks up an interference image reflected from the first mirror and the second mirror and output from the beam splitter; Controlling the driving of the magnetic pole generating unit and controlling the first driving unit and the second driving unit to adjust the spacing interval of the first mirror and the angle of the second mirror to measure an interference image captured by the imaging unit; It is provided with an analysis unit for providing a diagnosis of the deformation state of the.

바람직하게는 상기 자극생성부는 음향을 출력하는 스피커가 적용된다.Preferably, the stimulus generating unit is a speaker for outputting sound.

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.The light source unit may further include a laser light source for emitting the laser light; A first relay optical fiber for guiding the laser light along a first path of the optical splitter; And a focusing lens for focusing the light emitted from the laser light source to the first relay optical fiber.

상기 광분배기는 써큘레이터가 적용될 수 있다.The optical splitter may be applied to a circulator.

바람직하게는 상기 프로브 유니트는 상기 프로브 광섬유를 에워싸며 상기 프로브 광섬유와 내면 사이에 상기 스피커가 내장되며 플렉서블한 소재로 형성된 외부튜브;를 구비한다.Preferably, the probe unit surrounds the probe optical fiber and has an outer tube formed between the probe optical fiber and the inner surface of the speaker and formed of a flexible material.

본 발명에 따른 변형 상태 측정장치에 의하면, 구조가 간단하면서도 진동에 의한 자극에 의해 변형하는 요소에 대해 전단간섭방법에 의해 변형상태를 측정할 수 있는 장점을 제공한다.According to the deformation state measuring apparatus according to the present invention, the structure is simple but provides an advantage that the deformation state can be measured by the shear interference method for the element deformed by the magnetic poles caused by vibration.

도 1은 본 발명에 따른 변형 상태 측정장치를 나타내 보인 도면이다.1 is a view showing a deformation state measuring apparatus according to the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 변형 상태 측정장치를 나타내 보인 도면이다.1 is a view showing a deformation state measuring apparatus according to the present invention.

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. Referring to FIG. 1, the deformation state measuring apparatus 100 according to the present invention includes a light source unit 110, a probe unit 130, an optical splitter 140, a beam splitter 161, a first mirror 163, The first driving unit 167, the second mirror 173, the second driving unit 177, the imaging unit 181, and the analysis unit 185 are provided.

광원유니트(110)는 레이저 광을 출사한다.The light source unit 110 emits laser light.

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.The light source unit 110 includes a laser light source 111 for emitting laser light, a first relay optical fiber 115 for guiding the laser light through a first path of the optical splitter 140, and an emission from the laser light source 111. A focusing lens 113 for focusing light to an input terminal of the first relay optical fiber 115 is provided.

여기서 집속렌즈(113)는 하나 또는 다수개가 적용될 수 있음은 물론이다.Here, of course, one or more focusing lenses 113 may be applied.

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.The probe unit 130 is coupled to an end of the probe optical fiber 131 and the probe optical fiber 131 which guides the laser light emitted from the light source unit 110 and exits into the ear 200 applied as the measurement object. A speaker 135 for outputting an acoustic signal as a stimulus generating unit for outputting a stimulus signal to the outer tube, which surrounds the probe optical fiber 131 and has a speaker 135 embedded between the probe optical fiber 131 and the inner surface. 137).

여기서 외부튜브(137)는 플렉서블한 소재로 형성되는 것이 바람직하다.Here, the outer tube 137 is preferably formed of a flexible material.

또한, 스피커(135)는 분석부(185)에 제어되어 음향신호를 출력한다.In addition, the speaker 135 is controlled by the analysis unit 185 to output a sound signal.

여기서 스피커(135)는 유선상으로 분석부(185)와 접속되거나, 무선수신부를 구비하여 무선제어신호에 따라 음향을 출력하도록 구축될 수 있다.In this case, the speaker 135 may be connected to the analysis unit 185 in a wired form or may be provided to have a wireless receiver to output sound according to a wireless control signal.

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.The optical splitter 140 transmits the light emitted through the first relay optical fiber 115 of the light source unit 110 and incident on the first path 141a to the probe optical fiber 131, and the ear 200 as the measurement target. The light reflected from the tympanic membrane and proceeding in the reverse direction through the probe optical fiber 131 is output to the second path 141b different from the first path 141a.

여기서 광분배기(140)는 써큘레이터가 적용되었고, 도시된 예와 다르게 광커플러가 적용될 수 있음은 물론이다.Here, the optical splitter 140 has a circulator applied thereto, and the optical coupler may be applied differently from the illustrated example.

제2중계 광섬유(151)는 광분배기(140)와 접속되어 제2경로(141b)를 통해 출력되는 광을 도파하여 후술되는 빔스플릿터(161)로 출력한다.The second relay optical fiber 151 is connected to the optical splitter 140, guides the light output through the second path 141b, and outputs the light to the beam splitter 161 which will be described later.

여기서 제2중계 광섬유(151)는 생략될 수도 있다.In this case, the second relay optical fiber 151 may be omitted.

빔스플릿터(161)는 제2중계광섬유(151)에서 출력되는 광을 입사받아 일부는 입사방향과 직교하는 제3경로로 분리시키고, 일부는 입사방향과 나란한 제4경로로 투과시켜 분배한다.The beam splitter 161 receives the light output from the second relay optical fiber 151, and partly splits the light into a third path orthogonal to the incident direction, and partially transmits the light to the fourth path parallel to the incident direction.

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.In addition, the beam splitter 161 may be configured to reflect light reflected from the first mirror 163, which will be described later, toward the imaging unit 181 opposite to the first mirror 163 based on the beam splitter 161. The light reflected by the second mirror 173 converts the optical path in the direction toward the imaging unit 181.

제1미러(163)은 빔스플릿터(161)로부터 제3경로를 통해 진행되는 광을 반사시키며 빔스플릿터(161)와의 이격거리를 조정할 수 있도록 배면에는 압전소자(165)가 결합되어 있다.The first mirror 163 reflects the light traveling through the third path from the beam splitter 161 and the piezoelectric element 165 is coupled to the rear surface of the first mirror 163 to adjust the separation distance from the beam splitter 161.

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.The first driving unit 167 controls the driving of the piezoelectric element 165 coupled to the first mirror 163 according to the control signal of the analysis unit 185 so as to control the first mirror 163 of the beam splitter 161. Adjust the separation interval.

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.The second mirror 173 is coupled with the angle adjuster 175 to reflect the light traveling through the fourth path from the beam splitter 161 and to adjust the angle in the opposite direction of the beam splitter 161. It is.

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.The second driving unit 177 transmits the rotation angle about the hinge axis 176 of the angle adjuster 175 coupled to the second mirror 173 to the beam splitter 161 according to the control signal of the analyzer 185. Adjust the angle for

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.The imaging unit 181 may be a CCD camera, and the interference image reflected from the first mirror 163 and the second mirror 173 and output from the beam splitter 161 is captured and output to the analyzer 185. do.

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.The analyzer 185 controls the driving of the speaker 135, which is a magnetic pole generator, and adjusts the spacing of the first mirror and the angle of the second mirror while the speaker 135 is not driven. ) And the second driver 177 to provide a speckle pattern interference image captured by the imaging unit 181 so as to diagnose a deformation state of the ear tympanic membrane, which is an object to be measured.

여기서 분석부(185)는 통상의 컴퓨터로 구축되는 것이 바람직하다.In this case, the analysis unit 185 is preferably constructed of a conventional computer.

또한, 빔스플릿터(161), 제1미러(163), 제2미러(173)는 전단간섭계를 형성하며, 제1미러(163)는 위상가변용, 제2미러는 전단각도 조정용이다. In addition, the beam splitter 161, the first mirror 163, and the second mirror 173 form a shear interferometer, the first mirror 163 is for phase change, and the second mirror is for shear angle adjustment.

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.Therefore, the analyzer 185 changes the phase of the laser beam by varying the separation interval of the first mirror 163 in the state of applying the stimulus in the state in which the speaker 135 is not driven and in the state in which the speaker 135 is driven. The speckle pattern may be generated while varying the angle of the second mirror 173, and the deformation of the measurement object may be measured based on the phase information obtained from the speckle pattern.

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.The deformed state measuring apparatus 100 may provide a state of fluctuation caused by a stimulus of a human organ or other vibrating body that is deformed with respect to a vibration stimulus such as a tympanic membrane or a vocal cord as an image of a speckle pattern to determine whether there is a defect or an abnormality. It can be used to accurately measure the diagnosis, and the probe unit 130 is made of an optical fiber, which provides an advantage of being able to enter and measure even a very narrow micropath.

110: 광원 유니트 130: 프로브 유니트
131: 프로브 광섬유 135: 스피커
181: 촬상부 185: 분석부110: light source unit 130: probe unit
131: probe optical fiber 135: speaker
181: imaging unit 185: analysis unit

Claims (6)

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 구비하는 것을 특징으로 하는 변형 상태 측정장치.A light source unit for emitting laser light;
A probe unit having a probe optical fiber which guides the laser light emitted from the light source unit and exits the measurement object, and a stimulation generation unit coupled to an end of the probe optical fiber and outputting a stimulus signal to the measurement object;
The light emitted from the light source unit and transmitted in the first path is transmitted to the probe optical fiber, and the light reflected from the measurement object and traveling backward through the probe optical fiber is output in a second path different from the first path. An optical splitter;
A beam splitter configured to receive light output through the second path into the optical splitter and to distribute the light into a third path and a fourth path;
A first mirror configured to reflect light traveling through the third path and adjust a separation distance from the beam splitter;
A second mirror configured to reflect light traveling through the fourth path and to adjust an angle with the beam splitter;
A first driver configured to adjust a separation interval with respect to the beam splitter of the first mirror;
A second driver adjusting an angle of the second mirror with respect to the beam splitter;
An imaging unit which picks up an interference image reflected from the first mirror and the second mirror and output from the beam splitter;
Controlling the driving of the magnetic pole generating unit and controlling the first driving unit and the second driving unit to adjust the spacing interval of the first mirror and the angle of the second mirror to measure the interference image captured by the imaging unit; Deformation state measuring device comprising a; analysis unit for providing a diagnosis of the deformation state of the. 제1항에 있어서, 상기 자극생성부는 음향을 출력하는 스피커인 것을 특징으로 하는 변형 상태 측정장치.The apparatus of claim 1, wherein the stimulus generating unit is a speaker for outputting sound. 제2항에 있어서, 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 구비하는 것을 특징으로 하는 변형 상태 측정장치.The method of claim 2, wherein the light source unit
A laser light source for emitting the laser light;
A first relay optical fiber for guiding the laser light along a first path of the optical splitter;
And a focusing lens for focusing the light emitted from the laser light source to the first relay optical fiber. 제3항에 있어서, 상기 광분배기는 써큘레이터인 것을 특징으로 하는 변형상태 측정장치.The deformation state measuring apparatus according to claim 3, wherein the optical splitter is a circulator. 제4항에 있어서, 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.The method of claim 4, wherein the probe unit
And an outer tube surrounding the probe optical fiber and having the speaker embedded therein between the probe optical fiber and the inner surface and formed of a flexible material. 제5항에 있어서,
상기 광분배기와 접속되어 상기 제2경로를 통해 출력되는 광을 상기 빔스프릿터로 도파하는 제2중계광섬유;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 변형 상태 측정장치.The method of claim 5,
And a second relay optical fiber connected to the optical splitter to guide the light output through the second path to the beam splitter.
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