KR20220055681A - 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치 - Google Patents

테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20220055681A
KR20220055681A KR1020200140025A KR20200140025A KR20220055681A KR 20220055681 A KR20220055681 A KR 20220055681A KR 1020200140025 A KR1020200140025 A KR 1020200140025A KR 20200140025 A KR20200140025 A KR 20200140025A KR 20220055681 A KR20220055681 A KR 20220055681A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
light
tapered
light guide
guide
light source
Prior art date
Application number
KR1020200140025A
Other languages
English (en)
Inventor
허두창
이재조
김광훈
Original Assignee
한국전기연구원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국전기연구원 filed Critical 한국전기연구원
Priority to KR1020200140025A priority Critical patent/KR20220055681A/ko
Publication of KR20220055681A publication Critical patent/KR20220055681A/ko

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/0613—Apparatus adapted for a specific treatment
    • A61N5/0616—Skin treatment other than tanning
    • A61N5/0617—Hair treatment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N5/067—Radiation therapy using light using laser light
    • G—PHYSICS
    • G02—OPTICS
    • G02B—OPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B6/00—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings
    • G02B6/10—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type
    • G02B6/12—Light guides; Structural details of arrangements comprising light guides and other optical elements, e.g. couplings of the optical waveguide type of the integrated circuit kind
    • G02B6/122—Basic optical elements, e.g. light-guiding paths
    • G02B6/1228—Tapered waveguides, e.g. integrated spot-size transformers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/0626—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/063—Radiation therapy using light comprising light transmitting means, e.g. optical fibres
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/06—Radiation therapy using light
    • A61N2005/065—Light sources therefor
    • A61N2005/0651—Diodes
    • A61N2005/0652—Arrays of diodes

Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는, 광원부; 및 상기 광원부에서 발생된 광을 일정 길이까지 전달하고, 상기 전달된 광을 소정의 각도로 퍼지도록 방사하는 테이퍼드 라이트 가이드를 포함한다.

Description

테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치{LIGHT IRRADIATION APPARATUS USING TAPERED LIGHT GUIDE}
본 발명은 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 관한 것이다.
낮은 출력의 레이저를 피부에 조사하는 저출력 레이저 치료는 혈액순환 개선 효과와 손상된 조직의 재생과 피부궤양치료 등의 효과가 있는 것으로 알려져 있다. 레이저 광을 인체에 조사하면 혈관이 확장되고 혈액순환이 개선되어 손상된 세포조직이 정상으로 회복된다.
한편, 레이저 광을 모근에 조사하게 되면 모근 세포를 활성화하여 발모를 촉진하며 동시에 탈모를 방지하여 이미 관련 제품이 개발되어 판매되고 있다. 발모, 육모, 탈모 방지를 목적으로 하는 레이저 혹은 LED 조사 기기는 다수의 레이저 혹은 LED를 배열하여 두피에 조사하는 방식으로 되어 있다.
광조사의 효율성을 높이기 위해서 특허문헌 1의 경우는 코팅층, 클래딩, 코어로 구성된 광섬유를 사용하여 광원에서 두피에 직접 조사가 가능하도록 한 것이다.
특허문헌 2의 경우는 발광 소자를 빗살 모양의 돌기 끝에 장착함으로서 광 에너지가 두피의 잔류 모발에 의해 차단되는 것을 방지하는 것을 목적으로 하고 있다.
하지만, 특허문헌 1의 경우 잔류 모발에 의해 광파가 차단되는 것을 극복하기 위해 광섬유형의 광도파로를 사용하여 광원으로부터 두피 접촉 끝까지 광파가 전송되기 때문에 두피 접촉면에서 효과적인 광전달이 가능하나, 두피 골고루 전파되기에는 어려운 점이 있으며 이러한 이유 때문에 고정형 보다는 빗 형태의 광선조사 기기에 적당한 아이디어이다.
또한, 특허문헌 1의 경우 코어층과 클래딩 층으로 구성되는 광섬유를 통해서 광에너지가 전달되기 때문에 광소자에서 광섬유로의 광학적 커플링이 필요한데 광섬유의 코어 사이즈가 단일 모드의 경우 수 ㎛에서 다중 모드의 경우 수백 ㎛로 커플링 효율 측면에서 어려운 점이 있다.
또한, 특허문헌 2의 경우 빗살 모양의 돌기 끝에 발광소자를 장착함으로써 광에너지가 잔류 모발에 의해 차단되는 문제를 극복하고자 하였으나 두피의 위치에 따라 모발의 성격이 다르고 그것에 적절한 조사방법을 선택할 수 없으며 다양한 파장의 광에너지를 조사하기에는 돌기 끝에 발광 소자가 장착되기 때문에 특정 파장으로 한정될 수밖에 없다는 문제점이 있다. 또한, 돌기 끝에 발광 소자를 장착하여 광에너지 전달에 있어서 발광 소자에서 직접 광이 전달되기 때문에 발광 소자가 가지는 기하학적인 모양과 그 모양에 의해서 특정지어지는 발산각이 존재하여 임의의 광에너지 전달에 한계를 가지고 있다.
상기와 같이, 종래에는 모발에 의해서 광에너지가 차단되어 광원으로부터 두피까지 제대로 된 광에너지가 전달되기 어려웠으며, 또한 모발의 밀도 혹은 성장 정도와 부위에 따라 모발의 특성이 달라 이에 맞는 다양한 광 전달 방법이 필요하나 종래 기술은 단순히 모발이 있건 없건 모발을 지나 전달되는 광에너지만 효과를 나타내는 구조였다.
KR 10-1092121 B1 KR 10-0995427 B1
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 광의 내부 전반사 현상을 이용한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용하여 테이퍼드 정도에 따라 광에너지가 전달되는 길이와 광에너지가 퍼져나가는 정도를 조정하여 모발의 정도나 두피의 위치에 따라 맞춤형 광에너지를 두피에 전달할 수 있는 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치를 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는,
광원부; 및
상기 광원부에서 발생된 광을 일정 길이까지 전달하고, 상기 전달된 광을 소정의 각도로 퍼지도록 방사하는 테이퍼드 라이트 가이드를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 있어서, 상기 테이퍼드 라이트 가이드는,
상기 광원부에서 발생된 광을 내부 전반사를 통해 일정 길이까지 전달하기 위한 광전달부; 및
상기 전달된 광을 소정의 각도로 퍼지도록 두피로 조사하기 위한 방사부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 있어서, 상기 테이퍼드 라이트 가이드는 상기 광원부에서 발생된 광이 입사되는 입사부를 포함하고,
상기 테이퍼드 라이트 가이드의 광전달부는 상기 입사부를 통해 입사된 광이 내부 전반사를 통해 일정 길이까지 전달되는 부분이고,
상기 테이퍼드 라이트 가이드의 방사부는 상기 광전달부를 통해 일정 길이까지 전달된 광이 내부 전반사 조건을 만족하지 못해 방사하는 부분일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 있어서, 상기 광이 퍼지는 각도는 상기 테이퍼드 라이트 가이드의 테이퍼드 각이 클수록 크고, 상기 테이퍼드 각이 작을수록 작으며,
상기 테이퍼드 라이트 가이드의 길이는 상기 테이퍼드 각이 클수록 짧고, 상기 테이퍼드 각이 작을수록 길 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 있어서, 상기 테이퍼드 라이트 가이드는 원뿔, 타원뿔 및 n각뿔 중 하나로 형성되고, n은 3이상의 정수일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 있어서, 상기 테이퍼드 라이트 가이드는 원기둥, 타원기둥 및 n각 기둥 중 하나의 기둥 위에 올린 원뿔 또는 n각뿔로 형성되고, 상기 기둥과 상기 원뿔 또는 n각뿔은 직접 연결되거나 2단 이상으로 연결되며, n은 3이상의 정수일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 있어서, 상기 테이퍼드 라이드 가이드의 광이 방사되는 부분의 말단은 1-점 형태, 구형, 타원체, 다각형 중 하나로 형성될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는, 상기 테이퍼드 라이드 가이드의 광이 방사되는 부분의 말단에 광의 산란을 위한 산란 물질로 형성된 산란부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 있어서, 상기 광원부는, 레이저 다이오드, 빅셀(VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser, 수직 공진 표면 발광 레이저) 및 발광 다이오드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는, 상기 광원부 및 상기 테이퍼드 라이트 가이드를 지지하기 위한 지지부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는, 상기 광원부의 동작을 제어하기 위한 광원부 드라이버; 및 상기 광원부 드라이버의 동작을 제어하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 있어서, 상기 광원부는,
광을 발생하는 광원; 및
상기 광원에서 발생된 광을 상기 테이퍼드 라이트 가이드로 입사시키기 위한 광학계를 포함할 수 있다.
또한, 상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는,
복수의 광원부; 및
상기 복수의 광원부에서 발생된 광을 일정 길이까지 전달하고, 상기 전달된 광을 소정의 각도로 퍼지도록 방사하는 복수의 테이퍼드 라이트 가이드를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 있어서, 상기 복수의 테이퍼드 라이트 가이드 각각은,
상기 광원부에서 발생된 광을 내부 전반사를 통해 일정 길이까지 전달하기 위한 광전달부; 및
상기 전달된 광을 소정의 각도로 퍼지도록 두피로 조사하기 위한 방사부를 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 있어서, 상기 테이퍼드 라이트 가이드는 상기 광원부에서 발생된 광이 입사되는 입사부를 포함하고,
상기 테이퍼드 라이트 가이드의 광전달부는 상기 입사부를 통해 입사된 광이 내부 전반사를 통해 일정 길이까지 전달되는 부분이고,
상기 테이퍼드 라이트 가이드의 방사부는 상기 광전달부를 통해 일정 길이까지 전달된 광이 내부 전반사 조건을 만족하지 못해 방사하는 부분일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 있어서, 상기 광이 퍼지는 각도는 상기 테이퍼드 라이트 가이드의 테이퍼드 각이 클수록 크고, 상기 테이퍼드 각이 작을수록 작으며,
상기 테이퍼드 라이트 가이드의 길이는 상기 테이퍼드 각이 클수록 짧고, 상기 테이퍼드 각이 작을수록 길 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는, 상기 복수의 광원부와 상기 복수의 테이퍼드 라이트 가이드를 지지하는 지지부;
상기 복수의 광원부의 동작을 제어하기 위한 광원부 드라이버; 및
상기 복수의 광원부 드라이버의 동작을 제어하기 위한 제어부를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 있어서, 상기 복수의 광원부는 복수의 광원 그룹으로 형성되고, 상기 복수의 테이퍼드 라이트 가이드는 복수의 테이퍼드 라이트 가이드 그룹으로 형성되며,
동일한 테이퍼드 라이트 가이드 그룹에 속해 있는 테이퍼드 라이트 가이드 각각은 동일한 테이퍼드 각을 가지며,
상기 테이퍼드 라이트 가이드 그룹 간의 테이퍼드 각은 서로 상이할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 있어서, 상기 제어부는,
상기 복수의 광원 그룹에서 서로 상이한 세기의 광이 발생하도록 상기 복수의 광원부 드라이버의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 있어서, 상기 복수의 광원 그룹은 서로 상이한 파장의 광을 발광할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 의하면, 광에너지 전달부와 방사부로 나눠져 있어 모발의 광에너지 가림없이 두피에 광에너지를 효과적으로 전달할 수 있다.
또한, 기존의 광섬유를 사용하는 경우 단순히 광에너지의 전달을 모발을 지나 두피로 전달하는 역할을 하기 때문에 골고로 광에너지를 전달할 수 없는 단점이 있었으나, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는 전달된 광을 소정의 각도로 퍼지도록 방사하는 방사부를 가지고 있어 모발을 지나 전달된 광에너지를 효과적으로 두피에 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 의하면, 레이저 혹은 LED의 광에너지를 두피에 전달함에 있어 모발에 의해 발생하는 간섭을 피할 수 있는 테이퍼드 라이트 가이드를 사용하여, 테이퍼드 라이트 가이드의 길이 또는 테이퍼드 라이트 가이드의 테이퍼드 각에 의해서 내부 전반사가 무너지는 컷오프(cut-off) 영역을 정하여 모발층을 지나 두피에 광에너지를 효과적으로 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 의하면, 테이퍼드 라이트 가이드 어레이를 만들면 두피에 골고루 광에너지를 모발을 지나 전달할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 의하면, 모발의 길이에 따라 길이가 상이한 다양한 조합의 테이퍼드 라이트 가이드의 배치가 가능하여, 모발의 길이나 두피의 위치에 따라 맞춤형 광에너지를 두피에 전달할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치를 도시한 도면.
도 2(a) 내지 도 2(c)는 테이퍼드 라이트 가이드의 테이퍼드 각에 따른 광 퍼짐의 정도를 도시한 도면.
도 3(a) 내지 도 3(e)는 LightTools 시뮬레이션 결과를 도시한 도면으로, 테이퍼드 라이트 가이드의 길이에 따른 광 퍼짐의 정도를 도시한 도면.
도 4는 테이퍼드 라이트 가이드 어레이로 광조사 장치를 형성한 본 발명의 제2 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치를 도시한 도면.
도 5는 모발의 길이에 따라 다양한 길이의 테이퍼드 라이트 가이드를 배치한 본 발명의 제3 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치를 도시한 도면.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치를 도시한 도면.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합되는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다.
또한, "제1", "제2", "일면", "타면" 등의 용어는, 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
이하, 본 발명을 설명함에 있어, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는 광의 내부 전반사 현상을 이용한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용하여 테이퍼드 정도에 따라 광에너지가 전달되는 길이와 광에너지가 퍼져나가는 정도를 조정하여 모발의 정도나 두피의 위치에 따라 맞춤형 광에너지를 두피에 전달한다.
본 발명의 일 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는 빅셀, 레이저 다이오드 혹은 LED 등의 광원의 광에너지를 테이퍼드 라이트 가이드를 이용하여 모발이 존재하는 영역을 피해 두피로 전달할 뿐만 아니라 효과적으로 퍼지게 함으로써 모발을 피해 두피로 광에너지를 효과적으로 전달하는 광학 장치이다.
테이퍼드 라이트 가이드는 내부 전반사를 이용하게 테이퍼드 각을 가지고 있어 내부 전반사 조건을 만족하지 못하는 부분에서부터 광의 내부 전반사가 중단되는 현상을 이용하는 것으로 테이퍼드 각을 임의로 조절함으로써 두피 영역에 따른 모발의 특성에 따라 적용할 수 있는 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 제1 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는, 광원부(100) 및 상기 광원부(100)에서 발생된 광을 일정 길이까지 전달하고, 상기 전달된 광을 소정의 각도로 퍼지도록 방사하는 테이퍼드 라이트 가이드(102)를 포함한다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는, 상기 광원부(100)의 동작을 제어하기 위한 광원부 드라이버(110) 및 상기 광원부 드라이버(110)의 동작을 제어하기 위한 제어부(112)를 더 포함한다.
상기 광원부(100)는, 레이저 다이오드, 빅셀(VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser, 수직 공진 표면 발광 레이저) 및 발광 다이오드 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 테이퍼드 라이트 가이드(102)는, 상기 광원부(100)에서 발생된 광을 내부 전반사를 통해 일정 길이까지 전달하기 위한 광전달부(104) 및 상기 전달된 광을 소정의 각도로 퍼지도록 두피로 조사하기 위한 방사부(106)를 포함한다.
상기 광전달부(104) 및 상기 방사부(106)는 하나의 재질로 일체형으로 형성된다.
상기 테이퍼드 라이트 가이드(102)는 특정 방사각을 가지고 있는 광원 혹은 광을 매개로 하는 광학계에서 광에너지가 조사되는 입력부(101)와 입력된 광에너지를 내부 전반사를 통해 일정 길이까지 전달하기 위한 광전달부(104) 및 테이퍼드 영역을 지나면서 내부 전반사 조건이 만족하지 못하면서 컷오프(cut-off)되어 최종 목적한 영역으로 방사각(θ1)에 따라 방사되는 방사부(106)로 나눠진다.
방사부(106)의 테이퍼드 각(θ2)은 방사 영역을 어떻게 잡을 것이냐에 따라 다양하게 설계가 가능하고 광전달부(104)의 길이 또한 광의 손실없이 내부 전반사를 통해서 전달하고자 하는 길이만큼 임의로 설계가 가능하다.
한편, 광원부(100)에서 발생된 광은 테이퍼드 라이트 가이드(102)의 입력부(101)에 입사되고, 입력부(101)로 입사된 광은 내부 전반사에 의해 광전달부(104)를 통해 방사부(106)로 전달된다.
테이퍼드 라이트 가이드(102)는 공기의 굴절률보다 높은 굴절률을 갖는 재질로 형성되고, 광전달부(104) 영역에서는 테이퍼드 라이트 가이드(102)의 외부에 있는 공기로 빠져나가기 위한 광의 입사각이 테이퍼드 라이트 가이드(102)와 공기의 굴절률에 의해 결정되는 임계각(θc)보다 크기 때문에, 입력부(101)로 입사된 광은 내부 전반사에 의해 광이 광전달부(104)의 외부로 빠져 나가지 못하게 된다.
하지만, 테이퍼드 라이트 가이드(102)의 방사부(106)가 시작되는 지점(C)부터 말단(107)까지는, 테이퍼드 라이트 가이드(102)의 외부에 있는 공기로 빠져나가기 위한 광의 입사각이 테이퍼드 라이트 가이드(102)와 공기의 굴절률에 의해 결정되는 임계각(θc)보다 작거나 같기 때문에, 내부 전반사 조건이 만족되지 못하면서 광전달부(104)를 통해 방사부(106)로 전달된 광은 방사부(106)의 외부로 광이 방사각(θ1)에 걸쳐 방사하게 된다.
참고로, 공기의 굴절률을 n1이라 하고, 테이퍼드 라이트 가이드(102)의 굴절률을 n2라 하면, 임계각(θc)은 수학식 1에 의해 계산된다.
Figure pat00001
상기 테이퍼드 라이트 가이드(102)의 테이퍼드 각(θ2)은 입력부(101)의 양단(108, 109)과 방사부(106)의 말단(107)에 의해 형성되는 각도(θ2)를 의미한다.
도 2(a) 내지 도 2(c)에 도시된 바와 같이, 상기 광이 퍼지는 각도인 방사각(θ1)은 테이퍼드 라이트 가이드(202)의 테이퍼드 각(θ2)이 클수록 크고, 상기 테이퍼드 각(θ2)이 작을수록 작다. 또한, 상기 테이퍼드 라이트 가이드(202)의 길이는 테이퍼드 각(θ2)이 클수록 짧고, 테이퍼드 각(θ2)이 작을수록 길다.
도 3(a) 내지 도 3(e)는 LightTools 시뮬레이션 결과를 도시한 도면이다.
도 3(a)는 테이퍼드 라이트 가이드(102, 202)에서 광이 퍼지는 것을 도시한 도면이고, 도 3(b)는 테이퍼드 라이트 가이드(102, 202)에서 퍼지는 광의 세기들을 표시한 도면이다.
또한, 도 3(c) 내지 도 3(e)는 테이퍼드 라이트 가이드(102, 202)의 길이에 따른 광 퍼짐의 정도를 도시한 도면이다. 도 3(c) 내지 도 3(e)에서, Radius는 테이퍼드 라이트 가이드(102, 202)의 입력부(101)의 직경을 나타내고, Length는 테이퍼드 라이트 가이드(102, 202)의 전체 길이를 나타내며, Taper는 테이퍼드 라이트 가이드(102, 202)의 말단(107)의 직경을 나타낸다.
도 3(c) 내지 도 3(e)에서는 테이퍼드 라이트 가이드(102, 202)의 입력부(101)의 직경 및 테이퍼드 라이트 가이드(102, 202)의 말단(107)의 직경을 변경하지 않고, 테이퍼드 라이트 가이드(102, 202)의 전체 길이만을 변경하여, 테이퍼드 라이트 가이드(102, 202)의 테이퍼드 각(θ2)을 변경하였다.
도 3(c)에서 도 3(e)로 갈수록 테이퍼드 라이트 가이드(102, 202)의 테이퍼드 각(θ2)이 커지고, 이에 따라 상기 광이 퍼지는 각도인 방사각(θ1)이 커짐을 알 수 있다.
한편, 본 발명의 제1 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에서, 상기 테이퍼드 라이트 가이드(102, 202)는 원뿔 형태로 형성하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 테이퍼드 라이트 가이드는 타원뿔 및 n각뿔 중 하나로 형성될 수 있으며, n은 3이상의 정수이다.
또한, 본 발명의 제1 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에서, 상기 테이퍼드 라이트 가이드(102, 202)는 원뿔 형태로 형성하였지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 도 7에 도시된 바와 같이, 테이퍼드 라이트 가이드(700)는 원기둥, 타원기둥 및 n각 기둥 중 하나의 기둥(702) 위에 올린 원뿔 또는 n각뿔(704)로 형성될 수 있고, 상기 기둥(702)과 상기 원뿔 또는 n각뿔(704)은 도 7에 도시된 바와 같이 직접 연결되거나, 2단 이상으로 연결될 수 있으며(미도시), n은 3이상의 정수이다.
또한, 상기 테이퍼드 라이드 가이드(102)의 광이 방사되는 부분인 방사부(106)의 말단(107)은 도 1에 도시된 바와 같이 1-점 형태일 수 있으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 테이퍼드 라이드 가이드의 광이 방사되는 부분인 방사부의 말단은 구형, 타원체, 다각형 중 하나로 형성될 수 있다.
또한, 테이퍼드 라이트 가이드의 말단은 단순히 절단면을 만들 수도 있고, 도 8에 도시된 바와 같이 테이퍼드 라이드 가이드(800)의 광이 방사되는 부분의 말단(802)에 광의 산란을 위한 산란 물질 또는 산란 필름으로 형성된 산란부(804)가 더 포함될 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는 광원(900)에서 발생된 광을 테이퍼드 라이트 가이드(902)로 입사시키기 위한 렌즈를 포함하는 광학계(904)를 더 포함할 수 있다.
도 4는 테이퍼드 라이트 가이드 어레이로 광조사 장치를 형성한 본 발명의 제2 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치를 도시한 도면이다.
도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는, 제1 내지 제8 광원부(400_1 내지 400_8) 및 상기 제1 내지 제8 광원부(400_1 내지 400_8)에서 발생된 광을 일정 길이까지 전달하고, 상기 전달된 광을 소정의 각도로 퍼지도록 방사하는 제1 내지 제8 테이퍼드 라이트 가이드(402_1 내지 402_8)를 포함한다.
도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는 8개의 광원부 및 테이퍼드 라이드 가이드를 포함하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 더 적거나 더 많은 광원부 및 테이퍼드 라이드 가이드를 포함할 수 있다.
도 4에 도시된 본 발명의 제2 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는, 8개의 테이퍼드 라이트 가이드를 포함하는 테이퍼드 라이트 가이드 어레이를 구비하여, 광에너지를 모발을 지나 두피에 골고루 전달할 수 있다.
한편, 도 5는 모발의 길이에 따라 다양한 길이의 테이퍼드 라이트 가이드를 배치한 본 발명의 제3 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치를 도시한 도면이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 복수의 테이퍼드 라이트 가이드(506, 508, 510)는 제1 테이퍼드 라이트 가이드 그룹(500), 제2 테이퍼드 라이트 가이드 그룹(502) 및 제3 테이퍼드 라이트 가이드 그룹(504)으로 형성된다.
동일한 테이퍼드 라이트 가이드 그룹에 속해 있는 테이퍼드 라이트 가이드들은 동일한 테이퍼드 각을 가지며, 상기 테이퍼드 라이트 가이드 그룹(500, 502, 504) 간의 테이퍼드 각 및 테이퍼드 라이트 가이드의 길이는 서로 상이하다.
따라서, 도 5에 도시된 본 발명의 제3 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치를 이용하면, 모발의 길이에 따라 다양한 조합의 테이퍼드 라이트 가이드를 배치하여 효율적으로 두피에 광을 조사할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치를 도시한 도면이다.
도 6에 도시된 본 발명의 제4 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는, 복수의 광원부(600, 604, 608) 및 상기 복수의 광원부(600, 604, 608)에서 발생된 광을 일정 길이까지 전달하고, 상기 일정 길이까지 전달된 광을 소정의 각도로 퍼지도록 방사하는 복수의 테이퍼드 라이트 가이드(602, 606, 610)를 포함한다.
또한, 본 발명의 제4 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치는, 상기 복수의 광원부(600, 604, 608)와 상기 복수의 테이퍼드 라이트 가이드(602, 606, 610)를 지지하는 지지부(620), 상기 복수의 광원부(600, 604, 608)의 동작을 제어하기 위한 제1 내지 제3 광원부 드라이버(612, 614, 616) 및 상기 제1 내지 제3 광원부 드라이버(612, 614, 616)의 동작을 제어하기 위한 제어부를 더 포함한다.
상기 복수의 광원부(600, 604, 608)는 제1 내지 제3 광원 그룹(600, 604, 608)으로 형성되고, 상기 복수의 테이퍼드 라이트 가이드(602, 606, 610)는 제1 내지 제3 테이퍼드 라이트 가이드 그룹(602, 606, 610)으로 형성된다.
본 발명의 제4 실시예에 의한 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치에 있어서, 동일한 테이퍼드 라이트 가이드 그룹에 속해 있는 테이퍼드 라이트 가이드 각각은 동일한 테이퍼드 각을 가지며, 상기 테이퍼드 라이트 가이드 그룹 간의 테이퍼드 각은 서로 상이하다.
즉, 제1 테이퍼드 라이트 가이드 그룹(602)에 속해 있는 테이퍼드 라이트 가이드 각각은 동일한 테이퍼드 각을 갖고, 제2 테이퍼드 라이트 가이드 그룹(606)에 속해 있는 테이퍼드 라이트 가이드 각각은 동일한 테이퍼드 각을 가지며, 제3 테이퍼드 라이트 가이드 그룹(610)에 속해 있는 테이퍼드 라이트 가이드 각각은 동일한 테이퍼드 각을 갖는다.
한편, 상기 제어부(618)는, 상기 복수의 광원 그룹(600, 604, 608) 각각에서 서로 상이한 세기의 광이 발생하도록 상기 제1 내지 제3 광원부 드라이버(612, 614, 616))의 동작을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제1 내지 제3 광원 그룹(600, 604, 608)은 각각 서로 상이한 파장의 광을 발광할 수 있다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 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 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로, 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100, 600, 604, 608 : 광원부 101 : 입력부
102, 700, 800, 902 :테이퍼드 라이트 가이드
104 : 광전달부 106 : 방사부
107, 802 : 말단 110 : 광원부 드라이버
112, 618 : 제어부
400_1 내지 400_8 : 제1 내지 제8 광원부
402_1 내지 402_8 : 제1 내지 제8 테이퍼드 라이트 가이드
500 : 제1 테이퍼드 라이트 가이드 그룹
502 : 제2 테이퍼드 라이트 가이드 그룹
504 : 제3 테이퍼드 라이트 가이드 그룹
612 : 제1 광원부 드라이버 614 : 제2 광원부 드라이버
616 : 제3 광원부 드라이버 620 : 지지부
702 : 기둥 704 : 원뿔 또는 n각뿔
804 : 산란부
900 : 광원 904 : 광학계

Claims (20)

  1. 광원부; 및
    상기 광원부에서 발생된 광을 일정 길이까지 전달하고, 상기 전달된 광을 소정의 각도로 퍼지도록 방사하는 테이퍼드 라이트 가이드를 포함하는, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 테이퍼드 라이트 가이드는,
    상기 광원부에서 발생된 광을 내부 전반사를 통해 일정 길이까지 전달하기 위한 광전달부; 및
    상기 전달된 광을 소정의 각도로 퍼지도록 두피로 조사하기 위한 방사부를 포함하는, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 테이퍼드 라이트 가이드는 상기 광원부에서 발생된 광이 입사되는 입사부를 포함하고,
    상기 테이퍼드 라이트 가이드의 광전달부는 상기 입사부를 통해 입사된 광이 내부 전반사를 통해 일정 길이까지 전달되는 부분이고,
    상기 테이퍼드 라이트 가이드의 방사부는 상기 광전달부를 통해 일정 길이까지 전달된 광이 내부 전반사 조건을 만족하지 못해 방사하는 부분인, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 광이 퍼지는 각도는 상기 테이퍼드 라이트 가이드의 테이퍼드 각이 클수록 크고, 상기 테이퍼드 각이 작을수록 작으며,
    상기 테이퍼드 라이트 가이드의 길이는 상기 테이퍼드 각이 클수록 짧고, 상기 테이퍼드 각이 작을수록 긴, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 테이퍼드 라이트 가이드는 원뿔, 타원뿔 및 n각뿔 중 하나로 형성되고, n은 3이상의 정수인, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 테이퍼드 라이트 가이드는 원기둥, 타원기둥 및 n각 기둥 중 하나의 기둥 위에 올린 원뿔 또는 n각뿔로 형성되고, 상기 기둥과 상기 원뿔 또는 n각뿔은 직접 연결되거나 2단 이상으로 연결되며, n은 3이상의 정수인, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 테이퍼드 라이드 가이드의 광이 방사되는 부분의 말단은 1-점 형태, 구형, 타원체, 다각형 중 하나로 형성되는, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 테이퍼드 라이드 가이드의 광이 방사되는 부분의 말단에 광의 산란을 위한 산란 물질로 형성된 산란부를 더 포함하는, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원부는,
    레이저 다이오드, 빅셀(VCSEL: Vertical Cavity Surface Emitting Laser, 수직 공진 표면 발광 레이저) 및 발광 다이오드 중 적어도 하나를 포함하는, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원부 및 상기 테이퍼드 라이트 가이드를 지지하기 위한 지지부를 더 포함하는, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원부의 동작을 제어하기 위한 광원부 드라이버; 및
    상기 광원부 드라이버의 동작을 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 광원부는,
    광을 발생하는 광원; 및
    상기 광원에서 발생된 광을 상기 테이퍼드 라이트 가이드로 입사시키기 위한 광학계를 포함하는, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  13. 복수의 광원부; 및
    상기 복수의 광원부에서 발생된 광을 일정 길이까지 전달하고, 상기 전달된 광을 소정의 각도로 퍼지도록 방사하는 복수의 테이퍼드 라이트 가이드를 포함하는, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 복수의 테이퍼드 라이트 가이드 각각은,
    상기 광원부에서 발생된 광을 내부 전반사를 통해 일정 길이까지 전달하기 위한 광전달부; 및
    상기 전달된 광을 소정의 각도로 퍼지도록 두피로 조사하기 위한 방사부를 포함하는, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 테이퍼드 라이트 가이드는 상기 광원부에서 발생된 광이 입사되는 입사부를 포함하고,
    상기 테이퍼드 라이트 가이드의 광전달부는 상기 입사부를 통해 입사된 광이 내부 전반사를 통해 일정 길이까지 전달되는 부분이고,
    상기 테이퍼드 라이트 가이드의 방사부는 상기 광전달부를 통해 일정 길이까지 전달된 광이 내부 전반사 조건을 만족하지 못해 방사하는 부분인, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  16. 청구항 14에 있어서,
    상기 광이 퍼지는 각도는 상기 테이퍼드 라이트 가이드의 테이퍼드 각이 클수록 크고, 상기 테이퍼드 각이 작을수록 작으며,
    상기 테이퍼드 라이트 가이드의 길이는 상기 테이퍼드 각이 클수록 짧고, 상기 테이퍼드 각이 작을수록 긴, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  17. 청구항 13에 있어서,
    상기 복수의 광원부와 상기 복수의 테이퍼드 라이트 가이드를 지지하는 지지부;
    상기 복수의 광원부의 동작을 제어하기 위한 광원부 드라이버; 및
    상기 복수의 광원부 드라이버의 동작을 제어하기 위한 제어부를 더 포함하는, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  18. 청구항 13에 있어서,
    상기 복수의 광원부는 복수의 광원 그룹으로 형성되고, 상기 복수의 테이퍼드 라이트 가이드는 복수의 테이퍼드 라이트 가이드 그룹으로 형성되며,
    동일한 테이퍼드 라이트 가이드 그룹에 속해 있는 테이퍼드 라이트 가이드 각각은 동일한 테이퍼드 각을 가지며,
    상기 테이퍼드 라이트 가이드 그룹 간의 테이퍼드 각은 서로 상이한, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  19. 청구항 18에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 복수의 광원 그룹에서 서로 상이한 세기의 광이 발생하도록 상기 복수의 광원부 드라이버의 동작을 제어하는, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
  20. 청구항 18에 있어서,
    상기 복수의 광원 그룹은 서로 상이한 파장의 광을 발광하는, 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치.
KR1020200140025A 2020-10-27 2020-10-27 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치 KR20220055681A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200140025A KR20220055681A (ko) 2020-10-27 2020-10-27 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200140025A KR20220055681A (ko) 2020-10-27 2020-10-27 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20220055681A true KR20220055681A (ko) 2022-05-04

Family

ID=81584045

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020200140025A KR20220055681A (ko) 2020-10-27 2020-10-27 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20220055681A (ko)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100995427B1 (ko) 2008-06-13 2010-11-18 원테크놀로지 주식회사 모발성장 촉진 레이저 치료기
KR101092121B1 (ko) 2010-03-17 2011-12-12 단국대학교 산학협력단 광도파로가 연결된 다수의 레이저 다이오드, 발광다이오드 또는 이들의 결합을 이용한 모발 관리 광원

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100995427B1 (ko) 2008-06-13 2010-11-18 원테크놀로지 주식회사 모발성장 촉진 레이저 치료기
KR101092121B1 (ko) 2010-03-17 2011-12-12 단국대학교 산학협력단 광도파로가 연결된 다수의 레이저 다이오드, 발광다이오드 또는 이들의 결합을 이용한 모발 관리 광원

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10908341B2 (en) Frontal light diffusing device for use in photoimmunotherapy
US10416366B2 (en) Light diffusing devices for use in photoimmunotherapy
US7386203B2 (en) System for diffusing light from an optical fiber or light guide
US5363458A (en) Fiber optic light diffuser
US5461692A (en) Multimode optical fiber coupling apparatus and method of transmitting laser radiation using same
US20110040355A1 (en) Phototherapy mask
EP3781258A1 (en) Light delivery apparatus with optical comb
KR102103134B1 (ko) 광 면역 요법에 사용하기 위한 광 확산 디바이스
KR20220055681A (ko) 테이퍼드 라이트 가이드를 이용한 광 조사 장치
WO1999023041A1 (en) Fiber optic diffuser and method of manufacture
CN108430575A (zh) 以降低的皮肤温度升高来选择性治疗痤疮的激光器设备
US11947146B2 (en) Configurable optical applicator
JP2016067492A (ja) 光照射器および子宮頚部用光線力学的治療装置
NZ764323B2 (en) Light diffusing devices for use in photoimmunotherapy