파이버스코프

파이버스코프(fiberscope)는 한쪽 끝에 렌즈가 있고 다른 쪽 끝에 접안렌즈 또는 사진기가 있는 유연한 광섬유 다발이다. 기계 내부, 자물쇠, 인체 등 작고 접근하기 어려운 장소를 검사하고 탐색하는 데 사용된다.

오래된 시계 메커니즘 내부를 관찰하는 저품질 파이버스코프. 각 섬유는 이미지의 한 부분만 전달하므로 개별 섬유를 식별할 수 있다.

역사

광섬유를 가능하게 하는 원리인 굴절에 의한 빛의 유도는 1840년대 초 파리에서 다니엘 콜라돈과 자크 바비네에 의해 처음 시연되었다. 그 후 1930년, 독일 의대생 하인리히 람은 광섬유 다발을 모아 이미지를 전달하는 최초의 사람이 되었다. 이러한 발견은 내시경과 파이버스코프의 발명으로 이어졌다. 1960년대에 내시경은 구부러져도 빛을 전달할 수 있는 유연한 재료인 유리섬유로 업그레이드되었다. 이것은 사용자에게 실시간 관찰 기능을 제공했지만 사진을 찍을 수는 없었다. 1964년에 최초의 위장 카메라였던 파이버스코프가 발명되었다. 내시경에 카메라가 장착되어 사진을 찍을 수 있었던 것은 처음이었다. 이 혁신은 더 면밀한 관찰과 더 정확한 진단으로 이어졌다.^[1]

광학

파이버스코프는 수많은 광섬유 케이블로 구성된 광섬유 다발 과학을 활용하여 작동한다. 광섬유 케이블은 광학적으로 순수한 유리로 만들어지며 사람의 머리카락만큼 가늘다. 광섬유 케이블의 세 가지 주요 구성 요소는 다음과 같다.

• 코어 – 고순도 유리로 만들어진 중심부
• 클래딩 – 빛이 새는 것을 방지하는 코어를 둘러싼 외부 재료
• 버퍼 코팅 – 보호 플라스틱 코팅

다음은 파이버스코프에 사용되는 두 가지 유형의 광섬유 다발이다.

• 조명 다발 – 렌즈 앞 영역으로 빛을 전달하도록 설계됨
• 이미징 다발 – 렌즈에서 접안렌즈로 이미지를 전달하도록 설계됨^[2]

전반사

광섬유 케이블은 정보를 전달하기 위해 전반사를 사용한다. 빛이 한 매질에서 다른 매질로 이동할 때 굴절된다. 빛이 밀도가 낮은 매질에서 밀도가 높은 매질로 이동할 때 법선에서 멀어지면서 굴절된다. 빛이 밀도가 높은 매질에서 밀도가 낮은 매질로 이동할 때는 그 반대가 적용된다. 광 케이블에서는 빛이 밀도가 낮은 클래딩(굴절률이 낮음)에서 지속적으로 반사되어 밀도가 높은 유리 코어(굴절률이 높음)를 통과한다. 이는 코어 표면이 완벽한 거울처럼 작용하고 빛의 각도가 항상 임계각보다 크기 때문에 발생한다.^[3]

구성 요소

• 접안렌즈 – 이미징 다발에 의해 다시 전달된 이미지를 확대하여 사람의 눈으로 볼 수 있게 한다.
• 이미징 다발 – 이미지를 접안렌즈로 전송하는 유연한 유리 섬유의 연속적인 가닥이다.
• 원위 렌즈 – 이미지를 찍어 작은 이미징 다발에 초점을 맞추는 마이크로 렌즈의 조합이다.
• 조명 시스템 – 광원에서 대상 영역으로 빛을 전달하는 광섬유 조명 가이드이다.
• 굴절 시스템 – 사용자가 원위 렌즈에 직접 부착된 파이버스코프 굽힘 부분의 움직임을 제어하는 기능이다.
• 파이버스코프 본체 – 한 손으로 작동하는 데 도움이 되도록 설계된 제어 부분이다.
• 삽입 튜브 – 파이버스코프 길이의 대부분을 차지하며 내구성이 뛰어나고 유연하게 만들어진다. 이는 광섬유 다발과 굴절 케이블을 보호한다.
• 굽힘 부분 – 파이버스코프의 가장 유연한 부분으로, 삽입 튜브를 원위 관찰 부분에 연결한다.
• 원위 부분 – 조명 및 이미징 광섬유 다발의 끝점이 있는 곳이다.^[4]

의료 적용

파이버스코프는 의사와 외과 의사가 큰 절개를 하지 않고도 환자의 신체 문제를 검사하는 데 도움이 되는 도구로 의료 분야에서 사용된다. 이 절차를 내시경 검사라고 한다. 의사들은 환자의 장기가 감염되었거나 손상되었거나 암에 걸렸다고 의심할 때 이를 사용한다. 검사하는 신체 부위에 따라 다양한 유형이 있다. 다음을 포함한다.

• 관절경 검사 – 관절
• 기관지경 검사 – 폐
• 대장내시경 – 대장
• 방광경 검사 – 방광
• 소장내시경 검사 – 소장
• 자궁경 검사 – 자궁
• 복강경 검사 – 복부/골반
• 후두경 검사 – 후두(성대)
• 종격동경 검사 – 폐 사이 영역
• 상부위장관 내시경 검사 – 식도 및 상부 위장관

모든 의료 기술에는 잠재적인 위험이 있지만, 내시경 검사에 파이버스코프를 사용하는 것은 감염 및 출혈 위험이 매우 낮다.

기타 적용

자물쇠공은 파이버스코프를 사용하여 핀 텀블러 록의 핀 위치를 확인한다. 기술자와 검사관은 파이버스코프를 사용하여 기계를 분해하지 않고도 기계 내부를 들여다본다. 파이버스코프는 군대 또는 경찰 용도로 문 아래나 모퉁이 주변을 확인하거나 감시 또는 수색정찰을 수행하는 데 사용될 수도 있다.

대중 매체에서

• 1982년 영화 SAS 특공대는 특수공군에 대한 이야기로, 대테러 활동에서 파이버스코프의 사용을 묘사했다.
• 파이버스코프는 레인보우 식스, 스플린터 셀, SWAT, 레디 오어 낫, 도어 키커스와 같은 전술 슈팅 게임에서 중요한 도구로, 플레이어의 위치를 드러내거나 적의 공격에 노출되지 않고 문 아래나 모퉁이 주변을 확인하는 데 사용된다.

같이 보기

• 보어스코프
• 내시경
• 율렉사이트 또는 "TV 암석", 자연 발생 섬유 다발
• 몰래카메라 (방송 제작 기법)