KR20210004733A - Optical Fiber Probe - Google Patents

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KR20210004733A
KR20210004733A KR1020190081593A KR20190081593A KR20210004733A KR 20210004733 A KR20210004733 A KR 20210004733A KR 1020190081593 A KR1020190081593 A KR 1020190081593A KR 20190081593 A KR20190081593 A KR 20190081593A KR 20210004733 A KR20210004733 A KR 20210004733A
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조윤석
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Abstract

To achieve the objective, the present invention relates to an optical fiber probe including: an optical fiber (100) receiving an optical signal and having one end part (101) on one side, which is a free end; a driving part (200) connected to the other side of the optical fiber (100) to control a moving direction of the optical fiber (100); and a housing (300) forming an outer shape surrounding the optical fiber (100) and the driving part (200). The driving part (200) includes: an optical fiber fixing part (210) penetrated by the optical fiber (100) to be physically fixed and coupled; a tube-shaped piezo actuator (220) coupled by being provided on one side of the optical fiber fixing part (210), and transformed by receiving power from the outside; and a frequency separation part (230) provided in the piezo actuator (220) to be coupled with the optical fiber fixing part (210). The frequency separation part (230) includes a frequency separation hole (231) formed to be spaced apart while surrounding the optical fiber (100). Therefore, the present invention is capable of bringing about an effect of obtaining various forms of images by widening the behavior of optical fibers.

Description

광섬유 프로브{Optical Fiber Probe}Fiber Probe {Optical Fiber Probe}

본 발명은 광섬유 프로브에 관한 것으로, 보다 상세하게는 주파수 분리홀이 형성된 주파수 분리부를 구비함으로써 주파수를 분리하여 균일한 영상정보의 취득 및 균일한 빛 조사가 가능하여 효율적인 스캐닝이 가능한 광섬유 프로브에 관한 것이다. The present invention relates to an optical fiber probe, and more particularly, to an optical fiber probe capable of efficient scanning by separating frequencies by providing a frequency separation unit having a frequency separation hole to obtain uniform image information and uniform light irradiation. .

광섬유 프로브란, 광섬유를 사용하여 외부 영상을 획득하기 위한 장비로서, 촬영대상에 접근 및 조작이 용이하여 다양한 산업분야에 적용된다.An optical fiber probe is an equipment for acquiring an external image using an optical fiber, and is applied to various industrial fields because it is easy to access and manipulate an object to be photographed.

특히, 장비의 소형화가 용이하여, 의료용 프로브 및 내시경의 스캐너로 그 활용도가 높다.In particular, the miniaturization of the equipment is easy, and its utilization is high as a scanner for medical probes and endoscopes.

이러한, 광섬유 프로브는, 일반적으로, 광섬유의 일단에 광섬유를 진동시키는 구동수단을 구비하고, 광섬유의 타단에 빔을 집속시키는 렌즈를 포함하여 이루어진다. In general, such an optical fiber probe includes a driving means for vibrating the optical fiber at one end of the optical fiber, and a lens for focusing a beam at the other end of the optical fiber.

이때, 구동수단은, 마이크로 모터, 압전소자, CMOS-MEMS 미러, MEMS 미러와 같은 다양한 방법이 제안되고 있다,At this time, as the driving means, various methods such as a micro motor, a piezoelectric element, a CMOS-MEMS mirror, and a MEMS mirror have been proposed.

도 1에 도시된 국내 등록특허 10-1583277호는, MEMS 기반의 주파수 분리기를 이용한 광섬유 스캐닝 프로브에 관한 것으로 스캐너 자체의 비대칭성을 통한 공진주파수의 변조를 이용해 공진주파수 변조를 위한 추가적인 구조물 없이 하나의 입력 신호로 2차원 구동을 구현 할 수 있는 2차원 광학 스캐닝을 위한 스캐너를 제공하는 구성이 개시된다. Korean Patent Registration No. 10-1583277 shown in FIG. 1 relates to an optical fiber scanning probe using a MEMS-based frequency separator, and uses a modulation of the resonance frequency through the asymmetry of the scanner itself, without an additional structure for modulation Disclosed is a configuration providing a scanner for 2D optical scanning capable of implementing 2D driving with an input signal.

도 1을 통해 설명하면 국내 등록특허 10-1583277호는, 제1고정부(50)와 고정블록(51)의 상측에 절연층(52)이 형성되고, 절연층(52)의 상측에 구동 암의 일단이 고정된다. 즉, 구동 암들의 일단이 고정되는 제1고정부(50)는 구동 암들의 일단이 서로 전기적으로 연결되지 않도록 고정블록(51)의 상측에 절연층(52)이 형성되고 절연층(52)의 상측에 구동 암의 일단이 고정되는 형태로 형성된다.Referring to FIG. 1, Korean Patent Registration No. 10-1583277 has an insulating layer 52 formed on the upper side of the first fixing part 50 and the fixing block 51, and the driving arm is formed on the upper side of the insulating layer 52. One end of the is fixed. That is, in the first fixing part 50 to which one end of the driving arms is fixed, an insulating layer 52 is formed on the upper side of the fixing block 51 so that the ends of the driving arms are not electrically connected to each other, and the insulating layer 52 It is formed in a form in which one end of the driving arm is fixed to the upper side.

따라서 위의 종래 기술에 의하면 광섬유 끝단을 MEMS 타입의 판형 Cantilever를 통해 진동시켜 스캐닝하고, 비대칭 형상의 MEMS Cantilever가 두 축방향으로 광섬유의 공진주파수를 분리시킬 수 있으며 Cantilever의 Stiffness를 조절하여 두 주파수의 차이를 조절한다. Therefore, according to the above prior art, the end of the optical fiber is vibrated and scanned through a MEMS-type plate-type cantilever, and an asymmetric MEMS cantilever can separate the resonant frequency of the optical fiber in two axial directions, and the stiffness of the cantilever is adjusted to Adjust the difference.

그러나 상기와 같은 종래기술1은 MEMS 방식은 제품의 소형화에 한계가 있으며, MEMS 공정으로 추가 mass를 만드는 과정이 복잡하여 비용 효율 측면에서도 좋지 않은 문제점이 있다.However, in the prior art 1 as described above, the MEMS method has a limitation in miniaturization of the product, and the process of creating an additional mass through the MEMS process is complicated, and thus there is a problem in terms of cost efficiency.

또 다른 미국특허 US2008/0249369A1(2008. 10. 9 공개)에 의하면 광섬유 끝단을 PZT 타입의 튜브 액추에이터(225)를 통해 진동시켜 스캐닝 하는 프루브(245)가 개시되어 있으며, 이는 튜브 액추에이터와 광섬유의 부착부가 튜브 액추에이터의 고정점보다 더 뒤에 위치하는 인버터 구조이다.Another US patent US2008/0249369A1 (published on Oct. 9, 2008) discloses a probe 245 that vibrates and scans the end of an optical fiber through a PZT-type tube actuator 225, which is attached to the tube actuator and the optical fiber. It is an inverter structure located further behind the fixed point of the additional tube actuator.

즉 미국특허 US2008/0249369A1은 도 2를 통해 설명하면, 스캐너인 광섬유의 일부분이 튜브 액추에이터에 의해 감싸지는 구조로서 전체 길이를 줄일 수 있는 장점이 있으나, 프로브의 위치를 다양한 형태로 제어하는 구성이 결여됨에 따라 프로브의 위치를 제어하는데 한계가 있는 문제점이 있다. That is, US 2008/0249369A1 is a structure in which a part of an optical fiber, which is a scanner, is wrapped by a tube actuator, and has the advantage of reducing the overall length, but lacks a configuration for controlling the position of the probe in various forms. Accordingly, there is a problem in that there is a limitation in controlling the position of the probe.

대한민국 등록특허공보 등록번호 제10-1583277호Korean Registered Patent Publication No. 10-1583277 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2018-0134297호Republic of Korea Patent Application Publication No. 10-2018-0134297 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2018-0034815호Republic of Korea Patent Publication Publication No. 10-2018-0034815 대한민국 등록특허공보 등록번호 10-1931751호Korean Registered Patent Publication No. 10-1931751 미국특허 등록번호 US.07583872(2009.09.01 등록)US patent registration number US.07583872 (2009.09.01 registration) 미국특허 출원번호 US.12088057(2013.09.17 등록)US patent application number US.12088057 (2013.09.17 registered) 미국특허 출원번호 US.10880008(2009.11.10 등록)US patent application number US.10880008 (registered on November 10, 2009) 미국특허 출원번호 US.09994377(2005.02.15 등록)US patent application number US.09994377 (registered on February 15, 2005) 일본특허 출원번호 JP.23011370(2012.08.16 공개)Japanese Patent Application No. JP.23011370 (published on August 16, 2012)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 주파수 분리홀이 형성된 주파수 분리부를 피에조 액추에이터 내에 구비함으로써 x축과 y축 방향의 공진주파수를 분리시킬 수 있으며, 하우징의 전장 길이를 줄임으로써 제품의 초소형화가 가능할 뿐만 아니라 또한 상기 주파수 분리부에 의해 균일한 영상 정보를 취득하고, 원하고자 하는 영역에 균일한 광량 조사가 가능한 광섬유 프로브를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.The present invention is to solve the above-described problem, by providing a frequency separation unit with a frequency separation hole in the piezo actuator, it is possible to separate the resonant frequencies in the x-axis and y-axis directions, and by reducing the overall length of the housing, the product is extremely compact. It is an object of the present invention to provide an optical fiber probe capable of not only being able to perform but also obtaining uniform image information by the frequency separation unit and capable of irradiating a uniform amount of light to a desired region.

그러나 본 발명의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the object of the present invention is not limited to the above-mentioned object, and another object that is not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 광 신호를 수신하며 일측의 일단부(101)가 자유단인 광섬유(100)와, 상기 광섬유(100)의 타측에 연결되어 상기 광섬유(100)의 이동 방향을 제어하는 구동부(200) 및 상기 광섬유(100)와 구동부(200)를 감싸며 외형을 이루는 하우징(300)을 포함하여 이루어지는 광섬유 프로브(Probe)에 있어서, 상기 구동부(200)는, 상기 광섬유(100)가 관통되어 물리적으로 고정 결합된 광섬유 고정부(210)와, 상기 광섬유 고정부(210)의 일측에 구비되어 결합되고, 외부에서 전원을 공급받아 변형되는 튜브 형상의 피에조 액추에이터(220)와, 상기 피에조 액추에이터(220) 내에 구비되어 상기 광섬유 고정부(210)와 결합되는 주파수 분리부(230)를 포함하여 이루어지되, 상기 주파수 분리부(230)에는 상기 광섬유(100)를 감싸면서 이격되도록 형성된 주파수 분리홀(231)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유 프로브가 제공된다.In order to achieve the above object, the present invention receives an optical signal and one end 101 is connected to the free end of the optical fiber 100 and the other side of the optical fiber 100, the moving direction of the optical fiber 100 In the optical fiber probe (Probe) comprising a driving unit 200 for controlling the optical fiber 100 and a housing 300 forming an external shape surrounding the optical fiber 100 and the driving unit 200, the driving unit 200, the optical fiber 100 ) Is penetrated and physically fixedly coupled, a piezo actuator 220 in the shape of a tube that is provided and coupled to one side of the optical fiber fixing unit 210 and is deformed by receiving power from the outside, It is provided in the piezo actuator 220 and comprises a frequency separation unit 230 coupled to the optical fiber fixing unit 210, wherein the frequency separation unit 230 is formed to be spaced apart while surrounding the optical fiber 100 An optical fiber probe comprising a frequency separation hole 231 is provided.

또한, 상기 피에조 액추에이터(220)의 중심축을 z축이라 하고, 상기 z축과 수직을 이루는 가로축을 x축 및 세로축을 y축 이라 할 때, 상기 주파수 분리부(230)의 주파수 분리홀(231)은 y축 방향으로 길게 형성된 장홀 형상으로 구비됨에 따라, 상기 광섬유(100)는 상기 x축, y축 방향에서 서로 다른 벤딩 포인트(Bending point)를 형성함으로써 서로 다른 공진 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 프로브가 제공된다.In addition, when the central axis of the piezo actuator 220 is referred to as the z axis, and the horizontal axis perpendicular to the z axis is referred to as the x axis and the vertical axis is referred to as the y axis, the frequency separation hole 231 of the frequency separation unit 230 As is provided in a long hole shape elongated in the y-axis direction, the optical fiber 100 has different resonant frequencies by forming different bending points in the x-axis and y-axis directions. A probe is provided.

또한, 상기 피에조 액추에이터(220)의 z축 방향의 길이를 L 이라하고, 상기 주파수 분리부(230)의 z축 방향의 길이를 L1 이라 하며, 상기 광섬유 고정부(210)에서 상기 광섬유(100)의 자유단까지의 길이를 L2라고 할 때, 상기 피에조 액추에이터(220)의 거동에 의해 상기 광섬유(100)가 y축 방향으로 휘어져 변형이 이루어지는 길이는 L2 이고, 상기 광섬유(100)가 x축 방향으로 휘어져 변형이 이루어지는 길이는 L2-L1 로 형성된다.In addition, the length in the z-axis direction of the piezo actuator 220 is L, the length in the z-axis direction of the frequency separation unit 230 is L1, and the optical fiber 100 in the optical fiber fixing unit 210 When the length to the free end of is L2, the length at which the optical fiber 100 is bent in the y-axis direction and deformed by the behavior of the piezo actuator 220 is L2, and the optical fiber 100 is in the x-axis direction. The length that is bent and deformed is L2-L1.

또한, 상기 주파수 분리부(230) 일측 단부와 상기 광섬유(100)가 접하는 지점에 상기 광섬유(100)가 x축 방향으로 휘어져 변형이 이루어지는 제1벤딩 포인트(P1)가 형성되고, 상기 광섬유 고정부(210)와 광섬유(100)가 접하는 지점에서 상기 광섬유(100)가 y축 방향으로 휘어지는 제2벤딩 포인트(P2)가 형성된다.In addition, a first bending point P1 where the optical fiber 100 is bent in the x-axis direction and deformed is formed at a point where one end of the frequency separation unit 230 and the optical fiber 100 contact, and the optical fiber fixing unit A second bending point P2 at which the optical fiber 100 is bent in the y-axis direction is formed at a point where 210 and the optical fiber 100 contact each other.

한편, 상기 하우징(300)은 타측에서 일측으로 이동함에 따라 단면의 직경이 점차 증가하는 원뿔형상의 리어 하우징(310)과, 상기 리어 하우징(310)의 일측에 결합되는 원통 형상의 미들 하우징(320)과, 상기 미들 하우징(320)의 일측에 결합되는 원통 형상의 프론트 하우징(330)을 포함하여 이루어진다.On the other hand, the housing 300 has a conical rear housing 310 whose cross-sectional diameter gradually increases as it moves from the other side to one side, and a cylindrical middle housing 320 coupled to one side of the rear housing 310 And, a cylindrical front housing 330 coupled to one side of the middle housing 320.

또한, 상기 프론트 하우징(330)의 일측 내부공간(V)에는 렌즈(500)가 실장된다.In addition, a lens 500 is mounted in the inner space V on one side of the front housing 330.

한편, 상기 광섬유(100)는 더블 클래드 광섬유(DCF; Double Clad Fiber)인 것을 특징으로 한다. Meanwhile, the optical fiber 100 is characterized in that it is a double clad fiber (DCF).

또한, 상기 피에조 액추에이터(220)의 일측 단부는 상기 하우징(300) 내면의 소정의 위치에 배치된 액추에이터 결합부(R)에 물리적으로 고정 결합된다.In addition, one end of the piezo actuator 220 is physically fixedly coupled to the actuator coupling portion R disposed at a predetermined position on the inner surface of the housing 300.

또한, 상기 광섬유 고정부(210)와 주파수 분리부(230)는 일체형이거나 분리형인 것을 특징으로 한다.In addition, the optical fiber fixing unit 210 and the frequency separating unit 230 are integral or separate.

또한, 상기 광섬유 고정부(210)는 상기 피에조 액추에이터(220)와 주파수 분리부(230)가 결합되는 플레이트부(211)와, 상기 플레이트부(211)의 타측 z축방향으로 돌출되어 원추 형상을 이루는 원추부(212)와, 상기 플레이트부(211)와 원추부(212)를 관통하여 상기 광섬유(100)가 구비되는 광섬유 결합홈(213)을 포함하여 이루어진다.In addition, the optical fiber fixing part 210 has a plate part 211 to which the piezo actuator 220 and the frequency separation part 230 are coupled, and the other side of the plate part 211 protrudes in the z-axis direction to form a conical shape. It comprises a conical part 212 and an optical fiber coupling groove 213 in which the optical fiber 100 is provided through the plate part 211 and the conical part 212.

본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.Features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.

이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be interpreted in a conventional and dictionary meaning, and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to describe his or her invention in the best way. It should be interpreted as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention based on the principle that

이상에서 살펴본 바와 같이 본 발명에 따르면, 주파수 분리홀이 형성된 주파수 분리부를 피에조 액추에이터 내에 삽입하여 스캐닝 하되, 상기 광섬유의 x축, y축 방향의 길이를 다르게 조절함으로써 광섬유의 x과 y축 방향의 공진주파수를 분리하여 광섬유의 거동을 폭넓게 구현 할 수 있어 다양한 형태로 영상을 획득할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the frequency separation unit in which the frequency separation hole is formed is inserted into the piezo actuator and scanned, but by adjusting the lengths in the x-axis and y-axis directions of the optical fiber differently, resonance in the x- and y-axis directions of the optical fiber By separating the frequency, the behavior of the optical fiber can be widely implemented, so there is an effect of obtaining images in various forms.

도 1은 종래 기술의 비대칭 질량을 가진 주파수 분리기를 이용한 광섬유 스캐닝 프로브를 도시한 것이다.
도 2는 종래 기술의 광섬유 스캐닝 프로브 형상을 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 광섬유 프로브의 형상을 도시한 단면도,
도 4는 본 발명의 광섬유 프로브의 결합상태를 개략적으로 도시한 도,
도 5는 본 발명의 광섬유의 x축 방향으로의 거동을 개략적으로 도시한 도,
도 6은 본 발명의 광섬유의 y축 방향으로의 거동을 개략적으로 도시한 도,
도 7은 본 발명의 주파수 분리부의 결합상태를 개략적으로 도시한 사시도,1 shows an optical fiber scanning probe using a frequency separator having an asymmetric mass in the prior art.
2 is a cross-sectional view showing a shape of a conventional optical fiber scanning probe;
3 is a cross-sectional view showing the shape of the optical fiber probe of the present invention,
4 is a diagram schematically showing a coupled state of the optical fiber probe of the present invention;
5 is a diagram schematically showing the behavior of the optical fiber of the present invention in the x-axis direction;
6 is a diagram schematically showing the behavior in the y-axis direction of the optical fiber of the present invention;
7 is a perspective view schematically showing a combined state of the frequency separation unit of the present invention,

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thickness of the lines or the size of components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of description.

또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.In addition, terms to be described later are terms defined in consideration of functions in the present invention and may vary according to the intention or custom of users or operators. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the present specification.

아울러, 아래의 실시예는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 발명의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 발명의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 발명의 권리범위에 포함될 수 있다.In addition, the following examples do not limit the scope of the present invention, but are merely exemplary matters of the elements presented in the claims of the present invention, and are included in the technical idea throughout the specification of the present invention and the composition of the claims. Embodiments including elements that can be substituted as equivalents in elements may be included in the scope of the present invention.

첨부된 도 3은 본 발명의 광섬유 프로브의 형상을 도시한 단면도, 도 4는 본 발명의 광섬유 프로브의 결합상태를 개략적으로 도시한 도, 도 5는 본 발명의 광섬유의 x축 방향으로의 거동을 개략적으로 도시한 도, 도 6은 본 발명의 광섬유의 y축 방향으로의 거동을 개략적으로 도시한 도, 도 7은 본 발명의 주파수 분리부의 결합상태를 개략적으로 도시한 사시도이다.3 is a cross-sectional view showing the shape of an optical fiber probe of the present invention, FIG. 4 is a schematic diagram showing a coupling state of the optical fiber probe of the present invention, and FIG. 5 is a view showing the behavior of the optical fiber in the x-axis direction Fig. 6 schematically shows the behavior of the optical fiber in the y-axis direction of the present invention, and Fig. 7 is a perspective view schematically showing a combined state of the frequency separation unit of the present invention.

도 3 이하에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 광섬유 프로브(10)는, 광 신호를 수신하며 일측의 일단부(101)가 자유단인 광섬유(100)와, 상기 광섬유(100)의 타측에 연결되어 상기 광섬유(100)의 이동 방향을 제어하는 구동부(200) 및 상기 광섬유(100)와 구동부(200)를 감싸며 외형을 이루는 하우징(300)을 포함하여 이루어진다.As shown in FIG. 3 below, the optical fiber probe 10 according to the present invention receives an optical signal and is connected to an optical fiber 100 having one end 101 of which is a free end, and the other side of the optical fiber 100 And a driving unit 200 for controlling the moving direction of the optical fiber 100 and a housing 300 surrounding the optical fiber 100 and the driving unit 200 and forming an external shape.

여기서, 광섬유 프로브(10)는 신체 내부를 촬영하여 측정 대상체의 표면 영상을 획득하기 위한 촬영부가 마련된 내시경 장치(미도시)에 설치될 수 있으며, 위장 내시경, 대장 내시경 등과 같이 신체 내부를 촬영하는 다양한 내시경 장치에 적용 가능하다.Here, the optical fiber probe 10 may be installed in an endoscope device (not shown) provided with a photographing unit for obtaining a surface image of the object to be measured by photographing the inside of the body, and various types of photographing the inside of the body, such as a gastrointestinal endoscope Applicable to endoscopic devices.

상기 광섬유(100)는 더블 클래드 광섬유(DCF; Double Clad Fiber)로 구비되는 것이 바람직하며, 이때, 광섬유(100)는 코어와, 이너 클래드와, 아우터 클래드를 포함하여 이루어질 수 있으며, 더블 클래드 광섬유의 구조에 관한 자세한 설명은 생략한다.The optical fiber 100 is preferably provided with a double clad fiber (DCF), and at this time, the optical fiber 100 may include a core, an inner clad, and an outer clad. Detailed description of the structure will be omitted.

한편, 상기 구동부(200)는, 상기 광섬유(100)가 관통되어 물리적으로 고정 결합된 광섬유 고정부(210)와, 상기 광섬유 고정부(210)의 일측에 구비되어 결합되고, 외부에서 전원을 공급받아 변형되는 튜브 형상의 피에조 액추에이터(220)와, 상기 피에조 액추에이터(220) 내에 구비되어 상기 광섬유 고정부(210)와 결합되는 주파수 분리부(230)를 포함하여 이루어진다.On the other hand, the driving unit 200, the optical fiber fixing unit 210, which is physically fixed and coupled through the optical fiber 100, is provided on one side of the optical fiber fixing unit 210 and is coupled, and supplies power from the outside. It comprises a piezo actuator 220 in the shape of a tube that is received and deformed, and a frequency separation unit 230 provided in the piezo actuator 220 and coupled with the optical fiber fixing unit 210.

그리고 상기 주파수 분리부(230)에는 상기 광섬유(100)를 감싸면서 이격되도록 형성된 주파수 분리홀(231)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.Further, the frequency separation unit 230 is characterized by including a frequency separation hole 231 formed to be spaced apart while surrounding the optical fiber 100.

또한, 상기 광섬유 고정부(210)는, 상기 피에조 액추에이터(220)와 주파수 분리부(230)가 결합되는 플레이트부(211)와, 상기 플레이트부(211)의 타측 z축방향으로 돌출되어 원추 형상을 이루는 원추부(212)와, 상기 플레이트부(211)와 원추부(212)를 관통하여 상기 광섬유(100)가 구비되는 광섬유 결합홈(213)을 포함하여 이루어진다. In addition, the optical fiber fixing part 210 has a plate part 211 to which the piezo actuator 220 and the frequency separation part 230 are coupled, and the other side of the plate part 211 protrudes in a conical shape. It comprises a conical portion 212 forming a, and an optical fiber coupling groove 213 in which the optical fiber 100 is provided through the plate portion 211 and the conical portion 212.

또한, 상기 피에조 액추에이터(220)의 일측 단부는 상기 하우징(300) 내면의 소정의 위치에 배치된 액추에이터 결합부(R)에 물리적으로 고정 결합된다.In addition, one end of the piezo actuator 220 is physically fixedly coupled to the actuator coupling portion R disposed at a predetermined position on the inner surface of the housing 300.

또한, 상기 광섬유 고정부(210)와 주파수 분리부(230)는 일체형이거나 분리형으로 구비할 수 있다.In addition, the optical fiber fixing unit 210 and the frequency separating unit 230 may be integrated or separated.

또한, 상기 피에조 액추에이터(220)의 중심축을 z축이라 하고, 상기 z축과 수직을 이루는 가로축을 x축 및 세로축을 y축 이라 할 때, 상기 주파수 분리부(230)의 주파수 분리홀(231)은 y축 방향으로 길게 형성된 장홀 형상으로 구비된다.In addition, when the central axis of the piezo actuator 220 is referred to as the z axis, and the horizontal axis perpendicular to the z axis is referred to as the x axis and the vertical axis is referred to as the y axis, the frequency separation hole 231 of the frequency separation unit 230 Is provided in a long hole shape formed long in the y-axis direction.

또한, 상기 주파수 분리홀(231)은 상기 z축과 동축이면서, 대칭으로 장홀 형상을 이루는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the frequency separation hole 231 is coaxial with the z-axis and has a symmetrical long hole shape.

따라서 상기 광섬유(100)는 상기 x축, y축 방향에서 서로 다른 벤딩 포인트(Bending point)를 형성함으로써 서로 다른 공진 주파수를 갖는 것을 특징으로 한다.Accordingly, the optical fiber 100 is characterized by having different resonant frequencies by forming different bending points in the x-axis and y-axis directions.

또한, 상기 피에조 액추에이터(220)의 z축 방향의 길이를 L 이라하고, 상기 주파수 분리부(230)의 z축 방향의 길이를 L1 이라 하며, 상기 광섬유 고정부(210)에서 상기 광섬유(100)의 자유단까지의 길이를 L2라고 할 때, 상기 피에조 액추에이터(220)의 거동에 의해 상기 광섬유(100)가 y축 방향으로 휘어져 변형이 이루어지는 길이는 L2 이고, 상기 광섬유(100)가 x축 방향으로 휘어져 변형이 이루어지는 길이는 L2-L1 로 형성됨에 따라, 상기 광섬유(100)는 x축, y축 방향이 서로 다른 공진 주파수를 갖는 것을 특징으로 한다.In addition, the length in the z-axis direction of the piezo actuator 220 is L, the length in the z-axis direction of the frequency separation unit 230 is L1, and the optical fiber 100 in the optical fiber fixing unit 210 When the length to the free end of is L2, the length at which the optical fiber 100 is bent in the y-axis direction and deformed by the behavior of the piezo actuator 220 is L2, and the optical fiber 100 is in the x-axis direction. As the length at which it is bent and deformed is L2-L1, the optical fiber 100 is characterized in that the x-axis and y-axis directions have different resonant frequencies.

이때, 상기 프로브(10)는 L1 < L < L2 로 형성될 수도 있다.In this case, the probe 10 may be formed as L1 <L <L2.

또한, 상기 광섬유(100)는 상기 주파수 분리부(230) 일측 단부와 상기 광섬유(100)가 접하는 지점에 상기 광섬유(100)가 x축 방향으로 휘어져 변형이 이루어지는 제1벤딩 포인트(P1)가 형성되고, 상기 광섬유 고정부(210)와 광섬유(100)가 접하는 지점에서 상기 광섬유(100)가 y축 방향으로 휘어지는 제2벤딩 포인트(P2)가 형성된다.In addition, the optical fiber 100 has a first bending point P1 at which the optical fiber 100 is bent in the x-axis direction and deformed at a point where one end of the frequency separation unit 230 and the optical fiber 100 contact. Then, at a point where the optical fiber fixing part 210 and the optical fiber 100 contact each other, a second bending point P2 where the optical fiber 100 is bent in the y-axis direction is formed.

즉, 상기 주파수 분리홀(231)이 형성된 주파수 분리부(230)를 피에조 액추에이터(220) 내에 삽입하여 설치함으로써 상기 광섬유(100)의 x축, y축 방향의 길이를 다르게 조절할 수 있고, 이에 따라 광섬유(100)의 x축과 y축 방향의 공진주파수를 분리하여 광섬유의 거동을 폭넓게 구현 할 수 있어 다양한 형태로 영상을 획득할 수 있다.That is, by inserting and installing the frequency separation unit 230 in which the frequency separation hole 231 is formed in the piezo actuator 220, the length of the optical fiber 100 in the x-axis and y-axis directions can be adjusted differently, and accordingly By separating the resonant frequencies in the x-axis and y-axis directions of the optical fiber 100, the behavior of the optical fiber can be widely implemented, so that images can be acquired in various forms.

한편, 상기 하우징(300)은, 타측에서 일측으로 이동함에 따라 단면의 직경이 점차 증가하는 원뿔형상의 리어 하우징(310)과, 상기 리어 하우징(310)의 일측에 결합되는 원통 형상의 미들 하우징(320)과, 상기 미들 하우징(320)의 일측에 결합되는 원통 형상의 프론트 하우징(330)을 포함하여 이루어진다.Meanwhile, the housing 300 includes a conical rear housing 310 whose cross-sectional diameter gradually increases as it moves from the other side to one side, and a cylindrical middle housing 320 coupled to one side of the rear housing 310. ), and a cylindrical front housing 330 coupled to one side of the middle housing 320.

또한, 상기 리어 하우징(310)은 리어 하우징(310)의 일단부 외측면을 따라 소정의 길이를 갖도록 돌출 된 제1 결합부(311)가 구비된다.In addition, the rear housing 310 is provided with a first coupling portion 311 protruding to have a predetermined length along an outer surface of one end portion of the rear housing 310.

그리고 상기 제1 결합부(311)의 내경은 상기 리어 하우징(310)의 내경과 일치하고, 상기 미들 하우징(320)은 미들 하우징(320)의 타단부 외측면을 따라 소정의 길이를 갖도록 돌출 된 제2 결합부(321)가 구비된다.And the inner diameter of the first coupling part 311 coincides with the inner diameter of the rear housing 310, and the middle housing 320 protrudes to have a predetermined length along the outer surface of the other end of the middle housing 320. A second coupling portion 321 is provided.

또한, 상기 제2 결합부(321)의 외경은 상기 미들 하우징(320)의 외경과 일치하며, 상기 제1 결합부(311)의 외경이 상기 제2결합부(321)의 내경과 일치함에 따라 제1결합부(311)가 상기 제2결합부(321)와 끼움 결합된다.In addition, the outer diameter of the second coupling portion 321 coincides with the outer diameter of the middle housing 320, and as the outer diameter of the first coupling portion 311 coincides with the inner diameter of the second coupling portion 321 The first coupling part 311 is fitted with the second coupling part 321.

또한, 상기 미들 하우징(320)은 미들 하우징(320)의 일단부 외측면을 따라 소정의 길이를 갖도록 돌출 된 제3 결합부(322)가 구비된다.In addition, the middle housing 320 is provided with a third coupling portion 322 protruding to have a predetermined length along the outer surface of one end portion of the middle housing 320.

그리고 상기 제3 결합부(322)의 내경은 상기 미들 하우징(320)의 내경과 일치하고, 상기 프론트 하우징(330)은 프론트 하우징(330)의 타단부 외측면을 따라 소정의 길이를 갖도록 돌출 된 제4 결합부(331)가 구비된다.And the inner diameter of the third coupling portion 322 coincides with the inner diameter of the middle housing 320, and the front housing 330 protrudes to have a predetermined length along the outer surface of the other end of the front housing 330 A fourth coupling part 331 is provided.

또한, 상기 제4 결합부(331)의 외경은 상기 프론트 하우징(330)의 외경과 일치하며, 상기 제3 결합부(322)의 외경이 상기 제4 결합부(331)의 내경과 일치함에 따라 제3 결합부(322)가 상기 제4 결합부(331)와 끼움 결합된다. In addition, as the outer diameter of the fourth coupling portion 331 coincides with the outer diameter of the front housing 330, and the outer diameter of the third coupling portion 322 coincides with the inner diameter of the fourth coupling portion 331 The third coupling portion 322 is fitted with the fourth coupling portion 331.

또한, 상기 프론트 하우징(330)의 일측 내부공간(V)에는 렌즈(500)가 실장되어 상기 광섬유(100)의 일단부(101)에서 나온 광을 집광시켜 소정의 영역에 초점이 맺히도록 한다.In addition, a lens 500 is mounted in an inner space V on one side of the front housing 330 to condense light from one end 101 of the optical fiber 100 to focus on a predetermined area.

이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.Although the present invention has been described in detail through specific examples, this is for explaining the present invention in detail, and the present invention is not limited thereto, and those of ordinary skill in the art within the spirit of the present invention It is clear that the transformation or improvement is possible.

본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.All simple modifications to changes of the present invention belong to the scope of the present invention, and the specific scope of protection of the present invention will be made clear by the appended claims.

10 : 프로브 100 : 광섬유 200 : 구동부
210 : 광섬유 고정부 220 : 피에조 액추에이터
230 : 주파수 분리부 231 : 주파수 분리홀 300 : 하우징
310 : 리어 하우징 320 : 미들 하우징
330 : 프론트 하우징 500 : 렌즈 10: probe 100: optical fiber 200: driving unit
210: optical fiber fixing unit 220: piezo actuator
230: frequency separation unit 231: frequency separation hole 300: housing
310: rear housing 320: middle housing
330: front housing 500: lens

Claims (7)

광 신호를 수신하며 일측의 일단부(101)가 자유단인 광섬유(100)와, 상기 광섬유(100)의 타측에 연결되어 상기 광섬유(100)의 이동 방향을 제어하는 구동부(200) 및 상기 광섬유(100)와 구동부(200)를 감싸며 외형을 이루는 하우징(300)을 포함하여 이루어지는 광섬유 프로브(Probe)에 있어서,
상기 구동부(200)는, 상기 광섬유(100)가 관통되어 물리적으로 고정 결합된 광섬유 고정부(210)와,
상기 광섬유 고정부(210)의 일측에 구비되어 결합되고, 외부에서 전원을 공급받아 변형되는 튜브 형상의 피에조 액추에이터(220)와,
상기 피에조 액추에이터(220) 내에 구비되어 상기 광섬유 고정부(210)와 결합되는 주파수 분리부(230)를 포함하여 이루어지되,
상기 주파수 분리부(230)에는 상기 광섬유(100)를 감싸면서 이격되도록 형성된 주파수 분리홀(231)을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 광섬유 프로브.
An optical fiber 100 receiving an optical signal and one end 101 is a free end, a driving unit 200 connected to the other side of the optical fiber 100 to control the moving direction of the optical fiber 100, and the optical fiber In the optical fiber probe (Probe) comprising (100) and a housing (300) surrounding the driving unit (200) and forming an external shape,
The driving unit 200 includes an optical fiber fixing unit 210 through which the optical fiber 100 is physically fixed and coupled,
A tube-shaped piezo actuator 220 that is provided on and coupled to one side of the optical fiber fixing unit 210 and is transformed by receiving power from the outside,
It comprises a frequency separation unit 230 provided in the piezo actuator 220 and coupled to the optical fiber fixing unit 210,
The optical fiber probe, characterized in that the frequency separation unit 230 includes a frequency separation hole 231 formed to be spaced apart while surrounding the optical fiber 100.
 제1항에 있어서,
상기 피에조 액추에이터(220)의 중심축을 z축이라 하고, 상기 z축과 수직을 이루는 가로축을 x축 및 세로축을 y축 이라 할 때, 상기 주파수 분리부(230)의 주파수 분리홀(231)은 y축 방향으로 길게 형성된 장홀 형상으로 구비됨에 따라,
상기 광섬유(100)는 상기 x축, y축 방향에서 서로 다른 벤딩 포인트(Bending point)를 형성함으로써 서로 다른 공진 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 프로브.
The method of claim 1,
When the central axis of the piezo actuator 220 is referred to as the z axis, the horizontal axis perpendicular to the z axis is referred to as the x axis and the vertical axis is referred to as the y axis, the frequency separation hole 231 of the frequency separation unit 230 is y As provided in a long hole shape formed long in the axial direction,
The optical fiber 100 has different resonant frequencies by forming different bending points in the x-axis and y-axis directions.
 제2항에 있어서,
상기 피에조 액추에이터(220)의 z축 방향의 길이를 L 이라하고, 상기 주파수 분리부(230)의 z축 방향의 길이를 L1 이라 하며, 상기 광섬유 고정부(210)에서 상기 광섬유(100)의 자유단까지의 길이를 L2라고 할 때,
상기 피에조 액추에이터(220)의 거동에 의해 상기 광섬유(100)가 y축 방향으로 휘어져 변형이 이루어지는 길이는 L2 이고,
상기 광섬유(100)가 x축 방향으로 휘어져 변형이 이루어지는 길이는 L2-L1 로 형성됨에 따라, 상기 광섬유(100)는 x축, y축 방향이 서로 다른 공진 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 광섬유 프로브.
The method of claim 2,
The length of the piezo actuator 220 in the z-axis direction is L, the length in the z-axis direction of the frequency separation unit 230 is L1, and the freedom of the optical fiber 100 in the optical fiber fixing part 210 When the length to the end is L2,
The length at which the optical fiber 100 is bent in the y-axis direction and deformed by the behavior of the piezo actuator 220 is L2,
As the optical fiber 100 is bent in the x-axis direction and deformed in length L2-L1, the optical fiber 100 has different resonant frequencies in the x-axis and y-axis directions.
 제2항에 있어서,
상기 주파수 분리홀(231)은 상기 z축과 동축이면서, 대칭으로 장홀 형상을 이루는 것을 특징으로 하는 광섬유 프로브.
The method of claim 2,
The frequency separation hole 231 is an optical fiber probe, characterized in that coaxial with the z-axis and symmetrically forming a long hole shape.
 제3항에 있어서,
상기 주파수 분리부(230) 일측 단부와 상기 광섬유(100)가 접하는 지점에 상기 광섬유(100)가 x축 방향으로 휘어져 변형이 이루어지는 제1벤딩 포인트(P1)가 형성되고,
상기 광섬유 고정부(210)와 광섬유(100)가 접하는 지점에서 상기 광섬유(100)가 y축 방향으로 휘어지는 제2벤딩 포인트(P2)가 형성되는 것을 특징으로 하는 광섬유 프로브.
The method of claim 3,
At a point where one end of the frequency separation unit 230 and the optical fiber 100 contact each other, a first bending point P1 where the optical fiber 100 is bent in the x-axis direction and deformed is formed,
An optical fiber probe, characterized in that a second bending point P2 at which the optical fiber 100 is bent in a y-axis direction is formed at a point where the optical fiber fixing part 210 and the optical fiber 100 contact each other.
 제1항에 있어서, 상기 하우징(300)은,
타측에서 일측으로 이동함에 따라 단면의 직경이 점차 증가하는 원뿔형상의 리어 하우징(310)과,
상기 리어 하우징(310)의 일측에 결합되는 원통 형상의 미들 하우징(320)과,
상기 미들 하우징(320)의 일측에 결합되는 원통 형상의 프론트 하우징(330)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 광섬유 프로브.
The method of claim 1, wherein the housing (300),
A conical rear housing 310 whose cross-sectional diameter gradually increases as it moves from the other side to one side,
A cylindrical middle housing 320 coupled to one side of the rear housing 310,
An optical fiber probe comprising a cylindrical front housing 330 coupled to one side of the middle housing 320.
 제6항에 있어서,
상기 리어 하우징(310)은 리어 하우징(310)의 일단부 외측면을 따라 소정의 길이를 갖도록 돌출 된 제1 결합부(311)가 구비되되,
상기 제1 결합부(311)의 내경은 상기 리어 하우징(310)의 내경과 일치하고, 상기 미들 하우징(320)은 미들 하우징(320)의 타단부 외측면을 따라 소정의 길이를 갖도록 돌출 된 제2 결합부(321)가 구비되며,
상기 제2 결합부(321)의 외경은 상기 미들 하우징(320)의 외경과 일치하고, 상기 제1 결합부(311)의 외경이 상기 제2결합부(321)의 내경과 일치함에 따라 제1결합부(311)가 상기 제2결합부(321)와 끼움 결합되는 것을 특징으로 하는 광섬유 프로브.











The method of claim 6,
The rear housing 310 is provided with a first coupling portion 311 protruding to have a predetermined length along the outer surface of one end portion of the rear housing 310,
The inner diameter of the first coupling part 311 coincides with the inner diameter of the rear housing 310, and the middle housing 320 protrudes to have a predetermined length along the outer surface of the other end of the middle housing 320. 2 coupling part 321 is provided,
As the outer diameter of the second coupling portion 321 coincides with the outer diameter of the middle housing 320, and the outer diameter of the first coupling portion 311 coincides with the inner diameter of the second coupling portion 321, the first Optical fiber probe, characterized in that the coupling portion 311 is fitted and coupled to the second coupling portion 321.
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