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1
입력 신호에 의해 초음파 빔을 발생시키는 압전소자; 및상기 압전소자와 연결되거나 상기 압전소자의 전방에 배치되어, 상기 압전소자로부터 발생하는 초음파 빔을 와류 형태의 볼텍스 빔으로 생성하기 위한 빔 제어수단을 포함하며,상기 압전소자는 상기 빔 제어수단에 의해 전방의 매질로 볼텍스 회전하는 초음파 빔을 제공하는 초음파 변환자
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2
청구항 1에 있어서,상기 압전소자는 단일 소자로 형성되며,상기 빔 제어수단은, 상기 압전소자의 후면에 장착되어 상기 압전소자를 직접 회전시키는 모터, 상기 초음파 변환자의 전면에 배치되어 상기 압전소자에서 출력되는 초음파 빔을 볼텍스 회전시키는 나선형 렌즈 또는 음향 메타 렌즈 중에서 적어도 하나를 포함하는 초음파 변환자
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3
청구항 2에 있어서,상기 볼텍스 빔의 회전 속도는,상기 모터의 회전 속도, 상기 나선형 렌즈의 나선 패턴, 및 상기 음향 메타렌즈의 형태학적 구조 중 적어도 하나에 의해 결정되는 초음파 변환자
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4
청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서,상기 압전소자는,서로 반대의 분극 방향을 가진 역전층 소자와 비역전층 소자가 초음파 신호의 진행 방향에 따라 전후 접합된 분극 역전 구조를 가지며,분극 역전 구조에 따라 상기 압전소자로부터 다중 주파수 신호를 동시에 발생시키는 초음파 변환자
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| 5 |
5
청구항 1에 있어서,상기 압전소자는 복수의 분할 소자로 이루어지며,상기 빔 제어수단은,신호 발생기에서 발생한 입력 신호의 위상을 조절하여 상기 복수의 분할 소자에 서로 상이한 위상의 입력 신호를 인가하는 초음파 변환자
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6
청구항 5에 있어서,상기 복수의 분할 소자 각각은, 동일하거나 서로 다른 종류의 압전소자들로 이루어질 수 있으며,단일 소자형 또는 배열 소자형으로 구현되는 초음파 변환자
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7
청구항 5에 있어서,상기 빔 제어수단은,N개의 각각의 분할 소자에 설정 각도(360도/N) 간격으로 규칙적인 위상차를 갖는 입력 신호를 인가하거나 불규칙적인 위상차를 갖는 입력 신호를 인가하는 초음파 변환자
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8
청구항 5에 있어서,상기 빔 제어수단에 의해 각각의 분할 소자 중 제1 그룹의 소자 및 제2 그룹의 소자에 서로 180도 위상차를 갖는 입력 신호가 인가되면,상기 압전소자는, 고정 빔 상태의 초음파 빔을 제공하되 측방향으로 분할된 분할 초점을 갖는 초음파 빔을 생성하는 초음파 변환자
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9
청구항 5에 있어서,상기 압전소자의 후면에 장착되어 상기 압전소자를 직접 회전시키는 모터;상기 압전소자의 전면에 배치되어 상기 압전소자에서 출력되는 초음파 빔을 볼텍스 회전시키는 나선형 렌즈 또는 음향 메타 렌즈;상기 나선형 렌즈 또는 음형 메타 렌즈의 전방에 배치되며, 렌즈를 통과한 초음파 빔이 내부를 관통 출력하고 내주면을 따라 나선형의 강선이 형성된 강선형 하우징을 더 포함하는 초음파 변환자
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10
청구항 9에 있어서,상기 강선형 하우징은,길이 방향으로 내경이 일정한 직진형, 전방으로 갈수록 내경이 좁아지는 집속형, 전방으로 갈수록 내경이 넓어지는 방사형 중 어느 하나의 형태로 구현되는 초음파 변환자
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11
청구항 5 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서,상기 압전소자는,서로 반대의 분극 방향을 가진 역전층 소자와 비역전층 소자가 초음파 신호의 진행 방향에 따라 전후 접합된 분극 역전 구조를 가지며,분극 역전 구조에 따라 상기 압전소자로부터 다중 주파수 신호를 동시에 발생시키는 초음파 변환자
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12
청구항 1에 있어서, 상기 압전소자는, 오목한 곡면형 구조로 형성되어 전방의 제1 초점 위치에 초음파를 집속시키는 제1 소자, 그리고상기 제1 소자를 중심으로 주변부에 결합되되 상기 제1 소자보다 낮은 곡률의 오목한 곡면형 구조로 형성되며 상기 제1 초점 위치보다 먼 제2 초점 위치에 초음파를 집속시켜서 초점 심도를 확장시키는 적어도 하나의 제2 소자를 포함하며,상기 제1 소자와 제2 소자는 서로 다른 제1 공진 주파수와 제2 공진 주파수에서 동작하도록 설계된 초음파 변환자
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13
청구항 12에 있어서,상기 제1 소자 및 제2 소자는,서로 다른 중심 주파수가 혼합된 형태의 다중 중심 주파수를 갖는 입력 신호가 동시에 입력되고, 입력된 신호에서 자신의 공진 주파수에 해당하는 초음파 신호를 선별하여 송수신하는 초음파 변환자
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14
청구항 12에 있어서, 상기 빔 제어수단은, 상기 압전소자의 후면에 장착되어 상기 압전소자를 직접 회전시키는 모터, 상기 초음파 변환자의 전면에 배치되어 상기 압전소자에서 출력되는 초음파 빔을 볼텍스 회전시키는 나선형 렌즈 또는 음향 메타 렌즈 중에서 적어도 하나를 포함하는 초음파 변환자
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15
청구항 12에 있어서,상기 제1 소자 및 제2 소자 각각은, 동일하거나 서로 다른 종류의 압전소자들로 이루어질 수 있으며,단일 소자형 또는 배열 소자형으로 구현되는 초음파 변환자
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16
청구항 13에 있어서,상기 압전소자는,상기 제1 소자의 중심을 기준으로 구경이 N개의 면으로 분할되며,상기 빔 제어수단은,신호 발생기에서 발생한 입력 신호의 위상을 조절하여 상기 압전소자의 각 분할 면에 서로 상이한 위상의 입력 신호를 인가하되, 상기 압전소자의 각 분할 면에 설정 각도(360도/N) 간격으로 규칙적인 위상차를 갖는 입력 신호를 인가하거나 불규칙적인 위상차를 갖는 입력 신호를 인가하는 초음파 변환자
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17
청구항 16에 있어서,상기 압전소자는, 상기 빔 제어수단에 의해 각각의 분할 면으로 동일 위상의 입력 신호가 인가되는 경우 고정빔 상태의 초음파 빔을 제공하되 축방향으로 다중 초점을 갖는 초음파 빔을 생성하고,상기 빔 제어수단에 의해 각각의 분할 면 중 제1 그룹의 면과 제2 그룹의 면에 서로 180도 위상차를 갖는 입력 신호를 인가하는 경우 고정빔 상태의 초음파 빔을 제공하되 축방향의 다중 초점과 측방향의 분할 초점을 동시에 갖는 초음파 빔을 생성하는 초음파 변환자
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18
청구항 16에 있어서,상기 압전소자의 후면에 장착되어 상기 압전소자를 직접 회전시키는 모터;상기 압전소자의 전면에 배치되어 상기 압전소자에서 출력되는 초음파 빔을 볼텍스 회전시키는 나선형 렌즈 또는 음향 메타 렌즈;상기 나선형 렌즈 또는 음형 메타 렌즈의 전방에 배치되며, 렌즈를 통과한 초음파 빔이 내부를 관통 출력하고 내주면을 따라 나선형의 강선이 형성된 강선형 하우징을 더 포함하는 초음파 변환자
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19
청구항 18에 있어서,상기 강선형 하우징은,길이 방향으로 내경이 일정한 직진형, 전방으로 갈수록 내경이 좁아지는 집속형, 전방으로 갈수록 내경이 넓어지는 방사형 중 어느 하나의 형태로 구현되는 초음파 변환자
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20
청구항 12 내지 청구항 17 중 어느 한 항에 있어서,상기 제1 소자 및 제2 소자 각각은,서로 반대의 분극 방향을 가진 역전층 소자와 비역전층 소자가 초음파 신호의 진행 방향에 따라 전후 접합된 분극 역전 구조를 가지며,분극 역전 구조에 따라 상기 압전소자로부터 다중 주파수 신호를 동시에 발생시키는 초음파 변환자
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21
오목한 곡면형 구조로 형성되어 전방의 제1 초점 위치에 초음파를 집속시키는 중심 압전소자와, 상기 중심 압전소자를 중심으로 주변부에 결합되되 상기 제1 소자보다 낮은 곡률의 오목한 곡면형 구조로 형성되며 상기 제1 초점 위치보다 먼 제2 초점 위치에 초음파를 집속시켜서 초점 심도를 확장시키는 적어도 하나의 주변 압전소자로 이루어지고, 구경이 N개의 면으로 분할된 초음파 변환자;서로 다른 중심 주파수가 혼합된 형태의 다중 중심 주파수를 갖는 입력 신호를 발생시키는 신호 발생기; 및상기 압전소자의 각 분할 면에 설정 각도(360도/N) 간격으로 규칙적인 위상차를 갖는 입력 신호를 인가하거나 불규칙적인 위상차를 갖는 입력 신호를 인가하도록 상기 신호 발생기에서 발생한 입력 신호의 위상을 조절하는 위상 조절기를 포함하는 초음파 시스템
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청구항 21에 있어서,상기 중심 압전소자와 상기 주변 압전소자는 서로 다른 제1 공진 주파수와 제2 공진 주파수에서 동작하도록 설계된 초음파 시스템
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