WO2017014373A1 - 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법 및 장치 - Google Patents

파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법 및 장치 Download PDF

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incident light
refractive index
sample
digital micromirror
dimensional
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박용근
김규현
신승우
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한국과학기술원
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Definitions

  • the following embodiments are related to an ultrafast high precision three-dimensional refractive index measurement method and apparatus using a wavefront controller. More particularly, the present invention relates to an ultrafast high precision three-dimensional refractive index measuring method and apparatus for controlling incident light for optical tomography using a wavefront shaper.
  • 3D Refractive Index Tomography is an optical technique proposed by E. Wolf and implemented by V. Lauer et al., And it is a 3D refractive index distribution of micro specimens (samples) such as cells or semiconductor process products. Through measurement, it can be used for measuring the shape and optical properties of the specimen (sample) [Non-Patent Documents 1 to 3].
  • RIT Three-dimensional refractive index measurement technology
  • CT X-ray computed tomography
  • Non-Patent Document 1 E. Wolf, “Three-dimensional structure determination of semi-transparent objects from holographic data,” Optics Communications 1, 153-156 (1969).
  • Non-Patent Document 2 V. Lauer, "New approach to optical diffraction tomography yielding a vector equation of diffraction tomography and a novel tomographic microscope," Journal of Microscopy 205, 165-176 (2002).
  • Non-Patent Document 3 K. Kim, H.-O. Yoon, M. Diez-Silva, M. Dao, R. Dasari, and Y.-K. Park, "High-resolution three-dimensional imaging of red blood cells parasitized by Plasmodium falciparum and in situ hemozoin crystals using optical diffraction tomography," J. Biomed. Opt. 19, 011005-011012 (2014).
  • Non-Patent Document 4 W.-H. Lee, "Binary computer-generated holograms,” Applied Optics 18, 3661-3669 (1979).
  • Non-Patent Document 5 F. Charriere, A. Marian, F. Montfort, J. Kuehn, T. Colomb, E. Cuche, P. Marquet, and C. Depeursinge, "Cell refractive index tomography by digital holographic microscopy,” Optics letters 31, 178-180 (2006).
  • Non-Patent Document 6 K. Lee, K. Kim, J. Jung, J. Heo, S. Cho, S. Lee, G. Chang, Y. Jo, H. Park, and Y. Park, "Quantitative phase imaging techniques for the study of cell pathophysiology: from principles to applications, "Sensors 13, 4170-4191 (2013).
  • Embodiments describe a method and apparatus for measuring ultrafast high precision 3D refractive index using a wavefront shaper. More specifically, a method for measuring ultrafast high precision 3D refractive index by controlling incident light for optical tomography using a wavefront controller And a description of the device.
  • Embodiments are designed to control incident light to have different angles or different patterns for ultra-fast optical tomography, and to control the incident light stably and quickly, thereby using a wavefront controller capable of measuring a three-dimensional refractive index with high speed and precision. To provide a measuring method and apparatus.
  • a method of measuring high-speed high-precision three-dimensional refractive index using a wavefront controller may include changing a radiation angle and wavefront pattern of incident light to a sample using a wavefront shaper; Measuring a two-dimensional optical field passing through the sample according to at least one of the incident light using an interferometer; And acquiring a 3D refractive index image through the measured 2D optical field information.
  • the step of controlling the incident light to enter the sample using a deformable mirror (DM) as the wavefront controller, and controlling the inclination angle of the variable mirror (DM) to determine the plane wave propagation angle of the incident light Controlling; And enlarging the controlled plane wave propagation angle with a plurality of lenses to enter the sample.
  • DM deformable mirror
  • the plane wave propagation angle may be controlled by an inclination of twice the inclination of the variable mirror.
  • the incident light is controlled to be incident on a sample by using a digital micromirror device (DMD) having an array including a plurality of micromirrors as the wavefront controller, and the digital micromirror device (DMD).
  • DMD digital micromirror device
  • Controlling the incident light and entering the sample includes using a digital micromirror device (DMD) having an array including a plurality of micromirrors as the wavefront controller, and reflecting the reflected light from the digital micromirror device (DMD). Aligning a center of at least one of the first lens and the second lens that transmits the two-dimensional optical field so as to deviate by a predetermined distance from the optical axis; A spatial filter may be disposed between the first lens and the second lens and reduced to a diffraction limit to distinguish pixels constituting the superpixel formed by grouping pixels of the digital micromirror element (DMD).
  • DMD digital micromirror device
  • Controlling the incident light and entering the sample includes using a digital micromirror device (DMD) having an array including a plurality of micromirrors as the wavefront controller and using the digital micromirror device (DMD) in optical alignment. Positioning on a Fourier plane to form a laser array capable of controlling the position of the plurality of micromirrors with individual light sources; Controlling a plane wave propagation angle of the incident light by changing positions of the plurality of micromirrors that reflect light using the laser array; And enlarging the controlled plane wave propagation angle with a plurality of lenses to enter the sample.
  • DMD digital micromirror device
  • the obtaining of the 3D refractive index image may be input to a 3D optical diffraction tomography algorithm to obtain the 3D scattering potential or the 3D refractive index image.
  • an ultrafast high precision three-dimensional refractive index measuring method using a wavefront shaper may include: injecting at least one incident light pattern into a plane of a sample using a digital micromirror device (DMD); Changing the incident light pattern to measure the two-dimensional optical field for at least one of the incident light patterns using an interferometer; And numerically analyzing the response of the sample to plane waves of different angles included in the incident light pattern from the measured information of the two-dimensional optical field to obtain a three-dimensional refractive index image.
  • DMD digital micromirror device
  • an ultrafast high precision 3D refractive index measuring apparatus using a wavefront controller may include: a modulator configured to change at least one of an irradiation angle and a wavefront pattern of incident light to a sample by using a wavefront controller; An interferometer for measuring a two-dimensional optical field passing through the sample according to at least one incident light; And an image unit obtaining a 3D refractive index image through the measured 2D optical field information.
  • the modulator may include: a deformable mirror (DM) that is a wavefront controller that controls an inclination angle to control a plane wave propagation angle of the incident light; And a plurality of lenses in which the plane wave propagation angle is enlarged and incident on the sample.
  • DM deformable mirror
  • the modulator may include: a digital micromirror device (DMD) having an arrangement including a plurality of micromirrors to the wavefront controller; A first lens and a second lens for transmitting the two-dimensional optical field reflected from the digital micromirror element (DMD); A spatial filter disposed between the first lens and the second lens and configured to control a plane wave propagation angle of the incident light having a linear slope by adjusting a phase to the first diffracted light; And a plurality of lenses in which the plane wave propagation angle is enlarged and incident on the sample.
  • DMD digital micromirror device
  • the modulator comprises: a digital micromirror element (DMD) having an arrangement comprising a plurality of micromirrors to the wavefront controller; A first lens and a second lens which transmit the two-dimensional optical field reflected by the digital micromirror element (DMD), and wherein the centers of at least one or more lenses are aligned so as to deviate by a predetermined distance from an optical axis; A spatial filter disposed between the first lens and the second lens; And a plurality of lenses configured to enlarge the plane wave propagation angle to be incident on the sample, wherein the modulator reduces pixels to a diffraction limit to group pixels forming a superpixel formed by grouping pixels of the digital micromirror element (DMD).
  • DMD digital micromirror element
  • the modulator comprises: a digital micromirror element (DMD) having an arrangement comprising a plurality of micromirrors to the wavefront controller; A first lens transferring the two-dimensional optical field reflected from the digital micromirror element; And a plurality of lenses for enlarging the plane wave propagation angle to be incident on the sample, wherein the modulator is configured to position the digital micromirror element on a Fourier plane of optical alignment to provide the plurality of lenses as individual light sources.
  • a laser array that can control the position of the micromirror, and by using the laser array to change the position of the plurality of micromirrors reflecting light can control the plane wave propagation angle of the incident light.
  • the imaging unit may be input to a 3D optical diffraction tomography algorithm to obtain the 3D scattering potential or 3D refractive index image.
  • an ultrafast high precision 3D refractive index measuring apparatus using a wavefront controller may include: a digital micromirror device (DMD) for injecting at least one incident light pattern into a plane of a sample; A first lens and a second lens configured to enlarge the plane wave propagation angle of the incident light to enter the sample; An interferometer for changing the incident light pattern to measure the two-dimensional optical field for at least one of the incident light patterns; And an image unit for numerically analyzing a response of the sample to plane waves of different angles included in the incident light pattern from the measured information of the two-dimensional optical field, to obtain a three-dimensional refractive index image.
  • DMD digital micromirror device
  • ultrafast high precision 3 using a wavefront controller capable of measuring 3D refractive index with high speed and precision by controlling incident light to have different angles or patterns for ultrafast optical tomography and controlling incident light stably and quickly A method and apparatus for measuring dimensional refractive index can be provided.
  • ultrafast incident light control using wavefront controllers such as variable mirrors (DMs) or digital micromirror elements (DMDs) is much more stable than conventional galvanometer mirrors, mechanical specimens or light source movements. It operates quickly and precisely, and the 3D refractive index measurement is possible with high speed and precision.
  • DMs variable mirrors
  • DMDs digital micromirror elements
  • FIG. 1 is a view for schematically explaining an ultrafast high precision three-dimensional refractive index measuring apparatus using a wavefront controller according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an ultrafast high precision three-dimensional refractive index measuring apparatus using a variable mirror according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a view for explaining an ultrafast high precision three-dimensional refractive index measuring apparatus using a digital micromirror device according to another embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an ultrafast high precision three-dimensional refractive index measuring apparatus using a digital micromirror device according to another embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an ultrafast high precision three-dimensional refractive index measuring apparatus using a digital micromirror device according to another embodiment.
  • FIG. 6 is a diagram for describing an ultrafast high precision three-dimensional refractive index measuring apparatus using a digital micromirror device according to another embodiment.
  • the present invention relates to a technology for controlling incident light for optical tomography using a wavefront shaper, and to control incident light to have different angles or patterns for optical tomography, and to stably and quickly control incident light. It's about technology.
  • Devices capable of controlling the wavefront at high speed may include a deformable mirror (DM) and a digital micromirror device (DMD).
  • DM deformable mirror
  • DMD digital micromirror device
  • FIG. 1 is a view for schematically explaining an ultrafast high precision three-dimensional refractive index measuring apparatus using a wavefront controller according to an embodiment.
  • the ultra-high precision 3D refractive index measuring apparatus 100 using the wavefront controller may include a modulator 110, an interferometer 120, and an image unit 130. .
  • the modulator 110 may change the at least one of the incident angle and the wavefront pattern of the incident light into the sample (sample) using the wavefront controller.
  • the wavefront controller a device capable of controlling the phase of light or a fixed type film capable of controlling the phase may be used.
  • the wavefront controller may include a variable mirror DM and a digital micromirror element DMD capable of controlling the wavefront at ultrafast speeds.
  • the interferometer 120 extracts an interference signal from at least one incident light, and measures the two-dimensional optical field passing through the sample according to the at least one incident light.
  • the imaging unit 130 may provide a high speed and high precision 3D refractive index measuring method and apparatus using a wavefront controller capable of measuring 3D refractive index with high speed and precision by acquiring a 3D refractive index image through the measured 2D optical field information.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating an ultrafast high precision three-dimensional refractive index measuring apparatus using a variable mirror according to an embodiment.
  • the propagation angle of the plane wave may be controlled by directly controlling the inclination angle of the variable mirror using the variable mirror DM.
  • the ultra-high precision 3D refractive index measuring apparatus 200 using the variable mirror DM may include a modulator, an interferometer, and an image unit.
  • the modulator may change the at least one of the irradiation angle and the wavefront pattern of the incident light into the sample by using the wavefront controller.
  • the modulator may include a variable mirror DM and a plurality of lenses 221 and 222.
  • the deformable mirror (DM) 210 is one of the wavefront controllers and may control the inclination angle of the incident light by controlling the inclination angle.
  • the plurality of lenses 221 and 222 may enlarge the plane wave propagation angle and enter the sample.
  • the angle of inclination of the variable mirror 210 may be directly controlled using the variable mirror 210 to control the traveling angle of the plane wave.
  • the propagation angle of the plane wave can be controlled by the inclination of twice the slope expressed by the variable mirror 210.
  • the angle of the plane wave controlled in this way may be magnified by the plurality of lenses 221 and 222 to be incident on the sample, and the corresponding two-dimensional optical field may be measured.
  • the plurality of lenses 221 and 222 may use the tube lens 221 and the condenser lens 222 as an example.
  • the interferometer extracts an interference signal from at least one incident light, and may measure the two-dimensional optical field passing through the sample according to the at least one incident light.
  • the imaging unit may acquire a 3D refractive index image through the measured 2D optical field information.
  • the angle of inclination of the variable mirror 210 may be directly controlled using the variable mirror 210 to control the traveling angle of the plane wave.
  • the phase of the light emitted from the light source may be controlled by the wavefront controller.
  • the light source may include a light source in the visible light band.
  • a wavefront shaper may be used to change at least one of the irradiation angle and the wavefront pattern of incident light to enter the sample.
  • the variable mirror 210 can be used as the wavefront controller.
  • the plane wave propagation angle of the incident light is controlled, and the controlled plane wave propagation angle is enlarged by the plurality of lenses 221 and 222 to be incident on the sample. Since the light reflected from the variable mirror 210 is incident, the plane wave propagation angle may be controlled by the inclination twice that of the variable mirror 210.
  • variable mirror 210 for ultra-fast optical tomography, controlling the plane wave propagation angle of incident light to have different angles, and stably and quickly controlling the incident light, it is possible to measure 3D refractive index with high speed and precision. Do.
  • FIG. 3 is a view for explaining an ultrafast high precision three-dimensional refractive index measuring apparatus using a digital micromirror device according to another embodiment.
  • the digital micromirror device may be utilized as a period controllable reflective amplitude grating.
  • An ultrafast high precision 3D refractive index measuring apparatus using a digital micromirror device may include a modulator, an interferometer, and an image unit.
  • the digital micromirror element (DMD) can be used as a period controllable reflective amplitude diffraction grating.
  • the modulator may be incident on the sample by changing the irradiation angle of the incident light using the wavefront controller.
  • the modulator may include a digital micromirror element, a first lens and a second lens 341 and 342, a spatial filter 320, and a plurality of lenses 341 and 342.
  • the plurality of lenses 341 and 342 may use a tube lens and a condenser lens as an example.
  • the digital micromirror device may be an wavefront controller and may have an arrangement including a plurality of micromirrors.
  • the first lens and the second lens 341 and 342 may transmit the two-dimensional optical field reflected by the digital micromirror device DMD.
  • a spatial filter 320 is disposed between the first lens and the second lenses 341 and 342, and the phase is adjusted to the first diffracted light to control the plane wave propagation angle of the incident light having a linear slope. .
  • the plurality of lenses 341 and 342 may enlarge the plane wave propagation angle and enter the sample.
  • the interferometer may measure the two-dimensional optical field passing through the sample according to at least one incident light.
  • the imaging unit may acquire a 3D refractive index image through the measured 2D optical field information.
  • the Lee hologram [Non-Patent Document 4] can be used to select the desired phase information for the spatially filtered (spatial filter, 320) first-order diffracted light and to represent the phase of the plane wave having a linear slope, the desired angle
  • the traveling plane wave can be expressed.
  • a spatially increasing phase must be represented.
  • the digital micromirror device can only control the intensity of light immediately after reflection, but since the Lee hologram containing the phase to be expressed can be represented by the intensity of light, the phase corresponding to the plane wave can be expressed by using the DMD. Do.
  • Equation 1 corresponding wavefront phase information ⁇ (x, y) is Can be expressed as in Equation 1 below.
  • a Lee hologram pattern shown in Equation 2 may be input into the DMD.
  • the light irradiated onto the sample can directly control f (x, y) on the DMD to form a plane wave in a desired direction. It is possible. At this time, unwanted diffracted light generated while using the Lee hologram can be removed using a spatial filter or the like.
  • the phase of each pixel can be controlled from 0 to 2 ⁇ , the slope of the phase that can be controlled by the digital micromirror element (DMD) is limited by the size of the pixel.
  • the maximum controllable angle is about 1 to 2 degrees. After adding two lenses to enlarge this angle and incident the sample, two-dimensional optical field information is photographed for each angle of the incident light to obtain a three-dimensional scattering potential.
  • the phase of the light emitted from the light source may be controlled by the wavefront controller.
  • the light source may include a light source in the visible light band.
  • a wavefront shaper may be used to change at least one of the irradiation angle and the wavefront pattern of incident light to enter the sample.
  • a digital micromirror device having an array including a plurality of micromirrors may be used as the wavefront controller.
  • a spatial filter 320 may be disposed between the first lens and the second lenses 341 and 342 that transmit the two-dimensional optical field reflected by the digital micromirror device (DMD), and a spatial filter The phase is adjusted to the first-order diffracted light passing through 320 to control the plane wave propagation angle of the incident light having a linear slope. Thereafter, the controlled plane wave propagation angle may be extended to the plurality of lenses 341 and 342 to be incident on the sample.
  • the two-dimensional optical field passing through the sample may be measured according to at least one incident light using an interferometer.
  • the 3D refractive index image may be obtained through the measured 2D optical field information.
  • the digital micromirror element is used as a cycle-controllable reflective amplitude diffraction grating for ultra-fast optical tomography.
  • the dimensional refractive index can be measured.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating an ultrafast high precision three-dimensional refractive index measuring apparatus using a digital micromirror device according to another embodiment.
  • a digital micromirror device (DMD) 410 using a superpixel method may be utilized.
  • the ultra-high precision 3D refractive index measuring apparatus 400 using the digital micromirror device (DMD) may include a modulator, an interferometer, and an image unit.
  • the digital micromirror device (DMD) 410 may use a superpixel method.
  • the modulator may change the at least one of the irradiation angle and the wavefront pattern of the incident light into the sample by using the wavefront controller.
  • the modulator may be incident on the sample by modulating the irradiation angle using the digital micromirror element 410.
  • the modulator may include a digital micromirror element 410, first and second lenses 431 and 432, a spatial filter 420, and a plurality of lenses 441 and 442.
  • the lenses 441 and 442 may use a tube lens and a condenser lens as an example.
  • the digital micromirror device may be an wavefront controller and may have an arrangement including a plurality of micromirrors.
  • the first and second lenses 431 and 432 may transmit the two-dimensional optical field reflected by the digital micromirror element 410.
  • the first and second lenses 431 and 432 may be aligned such that the centers of the at least one or more lenses deviate a predetermined distance from the optical axis.
  • a spatial filter 420 is disposed between the first lens and the second lenses 431 and 432, and the phase is adjusted to the first diffracted light to control the plane wave propagation angle of the incident light having a linear slope. .
  • the plurality of lenses 441 and 442 may enlarge the plane wave propagation angle and enter the sample.
  • Such a modulator reduces the diffraction limit so that the pixels constituting the superpixel formed by grouping a plurality of pixels of the digital micromirror element 410 cannot be distinguished, thereby forming a superpixel array whose phase can be adjusted from 0 to 2p.
  • the plane wave propagation angle of the incident light having the linear phase slope may be controlled by adjusting the phase of the superpixel array.
  • Non-Patent Document 5 a method of phase modulation of light using a superpixel by binding pixels of the digital micromirror element 410 by A.
  • Mosk has been known (Non-Patent Document 5).
  • the lenses that transmit the optical field reflected by the digital micromirror element 410 are arranged to deviate slightly from the optical axis so that the phase of light is expressed differently according to the position of the micromirror. Therefore, by placing a spatial filter 420 between the lenses and reducing the diffraction limit to make the pixels constituting the superpixel indistinguishable, a superpixel array with a phase adjustable from 0 to 2 ⁇ can be created.
  • the slope of the linear phase using this method, it is possible to express the plane wave traveling at a desired angle.
  • the angle represented by the addition of two lenses can be enlarged and then incident on the sample to be utilized for three-dimensional optical tomography.
  • the interferometer may measure the two-dimensional optical field passing through the sample according to at least one incident light.
  • the imaging unit may acquire a 3D refractive index image through the measured 2D optical field information.
  • the phase of the light emitted from the light source may be controlled by the wavefront controller.
  • the light source may include a light source in the visible light band.
  • a wavefront shaper may be used to change at least one of the irradiation angle and the wavefront pattern of incident light to enter the sample.
  • the first lens and the second using a digital micromirror element 410 having an arrangement including a plurality of micromirrors as a wavefront controller, and transmitting a two-dimensional optical field reflected by the digital micromirror element 410.
  • At least one of the lenses 431 and 432 may be aligned such that a center of the lens deviates by a predetermined distance from the optical axis.
  • a superpixel formed by grouping pixels of the digital micromirror element 410 by disposing a spatial filter 420 between the first lens and the second lens 431 and 432 and reducing the diffraction limit.
  • a superpixel array whose phase can be adjusted from 0 to 2p by making the pixels constituting the indistinguishable.
  • a 4- f imaging system is constructed using a first lens and a second lens, and a focal length of the first lens and the second lens is appropriately selected as a reduction factor of the image, and a superpixel formed of a digital micromirror element. This can be configured by reducing the diffraction limit of the light, typically half the wavelength.
  • the phase of the superpixel array may be adjusted to control the plane wave propagation angle of the incident light having the linear phase inclination, and the controlled plane wave propagation angle may be extended to the plurality of lenses 441 and 442 to be incident on the sample.
  • the two-dimensional optical field passing through the sample may be measured according to at least one incident light using an interferometer, and a three-dimensional refractive index image may be obtained through the measured two-dimensional optical field information.
  • the incident light is controlled to have different angles, and the incident light is stably and rapidly controlled to measure three-dimensional refractive index with high speed and precision. It is possible.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an ultrafast high precision three-dimensional refractive index measuring apparatus using a digital micromirror device according to another embodiment.
  • the digital micromirror device (DMD) 510 may be used as an individual source controllable laser array.
  • the ultra-high speed 3D refractive index measuring apparatus 500 using the digital micromirror device (DMD) may include a modulator, an interferometer, and an image unit.
  • the digital micromirror device (DMD) 510 may be used as an individual source controllable laser array.
  • the modulator may change the at least one of the irradiation angle and the wavefront pattern of the incident light into the sample by using the wavefront controller.
  • the modulator may be incident on the sample by modulating the irradiation angle using the digital micromirror element 510.
  • the modulator may include a digital micromirror element 510, a first lens 520, and a plurality of lenses 531 and 532.
  • the digital micromirror element may have an arrangement comprising a plurality of micromirrors as a wavefront controller.
  • the first lens 520 may transmit the two-dimensional optical field reflected by the digital micromirror element 510.
  • the plurality of lenses 531 and 532 may enlarge the plane wave propagation angle and enter the sample.
  • the lenses 531 and 532 may use a tube lens and a condenser lens as an example.
  • Such a modulator places the digital micromirror element 510 on a Fourier plane of optical alignment to form a laser array that can control the position of multiple micromirrors with individual light sources, and reflects light using the laser array.
  • By changing the positions of the plurality of micromirrors to control the plane wave propagation angle of the incident light can be controlled.
  • a flat polarized wave is irradiated to a digital micromirror element located on a Fourier plane, and only a specific digital micromirror element is operated to reflect only light corresponding to the element, so that the light incident on the sample has light having a specific spatial frequency. Planar waves incident only at a certain angle may be generated.
  • the interferometer may measure the two-dimensional optical field passing through the sample according to at least one incident light.
  • the imaging unit may acquire a 3D refractive index image through the measured 2D optical field information.
  • the angle of light incident on the sample can be controlled.
  • the magnification of the lenses may be appropriately adjusted so that the size of the digital micromirror element 510 corresponds to the size of the numerical aperture of the condenser lens.
  • the phase of the light emitted from the light source may be controlled by the wavefront controller.
  • the light source may include a light source in the visible light band.
  • a wavefront shaper may be used to change at least one of the irradiation angle and the wavefront pattern of incident light to enter the sample.
  • a digital micromirror element 510 having an arrangement including a plurality of micromirrors is used, and the digital micromirror element 510 is placed on a Fourier plane of optical alignment to separate individual light sources.
  • a laser array capable of controlling the positions of the plurality of micromirrors can be formed.
  • the plane wave propagation angle of the incident light may be controlled by changing the positions of the plurality of micromirrors that reflect light using the laser array.
  • the controlled plane wave propagation angle may be enlarged by the plurality of lenses 531 and 532 and incident on the sample.
  • the two-dimensional optical field passing through the sample may be measured according to at least one incident light using an interferometer, and a three-dimensional refractive index image may be obtained through the measured two-dimensional optical field information.
  • the digital micromirror element 510 as an individual light source controllable laser array for ultra-fast optical tomography, the incident light is controlled to have different angles, and the incident light is stably and rapidly controlled to achieve high speed and precise three-dimensional refractive index. It can be measured.
  • FIG. 6 is a diagram for describing an ultrafast high precision three-dimensional refractive index measuring apparatus using a digital micromirror device according to another embodiment.
  • the digital micromirror device (DMD) 610 may be used as an illumination pattern controller.
  • the ultra-high precision 3D refractive index measuring apparatus 600 using the digital micromirror device (DMD) includes a digital micromirror device (DMD) 610, first and second lenses 621 and 622, an interferometer, and an imaging unit. It can be done by.
  • the digital micromirror element 610 may be used as an incident light pattern controller.
  • the ultra-high speed 3D refractive index measuring apparatus 600 using the wavefront controller may enter at least one incident light pattern into a plane of a sample.
  • the first and second lenses 621 and 622 may enlarge the plane wave propagation angle of the incident light and enter the sample.
  • the interferometer may change the incident light pattern to measure a two-dimensional optical field for at least one incident light pattern.
  • the image unit may obtain a 3D refractive index image by numerically analyzing a response of the sample to plane waves having different angles included in the incident light pattern from the measured 2D optical field information.
  • the ultra-fast high-precision three-dimensional refractive index measuring apparatus 600 using the digital micromirror element (DMD) images the incident light pattern of the digital micromirror element 610 on the plane of the sample, changes the incident light pattern, and
  • a response of a sample to plane waves of different angles included in the pattern may be obtained from the measured optical field information. That is, as the incident light pattern is changed, the phase of the plane wave is included in the pattern, thereby changing the phase of the plane wave.
  • This is possible by inserting information of a known pattern, including structured illumination, and numerically analyzing the response of the sample to the pattern that changes as the phase of each plane wave included in the pattern changes.
  • a three-dimensional refractive index distribution can be extracted by using an optical diffraction tomography algorithm.
  • the phase of the light emitted from the light source may be controlled by the wavefront controller.
  • the light source may include a light source in the visible light band.
  • At least one incident light pattern may be incident on the plane of the sample using the digital micromirror element 610.
  • the incident light pattern may be changed to measure a two-dimensional optical field of at least one incident light pattern using an interferometer.
  • the 3D refractive index image may be obtained by numerically analyzing the response of the sample to plane waves having different angles included in the incident light pattern from the measured 2D optical field information.
  • the digital micromirror element 610 as an illumination pattern controller for ultra-fast optical tomography, the incident light is controlled to have a different pattern, and the incident light is stably and quickly controlled to provide high speed and precision. Three-dimensional refractive index can be measured.
  • the incident light may be controlled by using the variable mirror DM or the digital micromirror device DMD and then incident on the sample. After measuring the two-dimensional optical field passing through the sample according to various incident light, input it to the 3D optical diffraction tomography algorithm to obtain a three-dimensional scattering potential or three-dimensional refractive index image can do.
  • a general interferometer can be used for the two-dimensional optical field measuring method.
  • Temporal and spatial intensity modulation including, for example, Mach-Zehnder interferometry, phase shifting interferometry, quantitative phase imaging units, etc.
  • a two-dimensional optical field measuring method using intensity modulation or a transport of intensity equation can be used (Non-Patent Document 6).
  • the ultra-fast ultra-precision imaging without mechanically moving elements in the conventional three-dimensional refractive index measurement technology imaging method to minimize the noise by increasing the control speed of the incident light for ultra-fast optical tomography and eliminating the movement of the device, It can increase the stability of the system.
  • the ultra-fast incident light control method using a wavefront shaper such as a variable mirror (DM) or a digital micromirror element (DMD) is a conventional galvanometer mirror or mechanical specimen or light source movement.
  • DM variable mirror
  • DMD digital micromirror element

Abstract

파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법 및 장치가 제시된다. 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법은 파면 제어기(wavefront shaper)를 사용하여 입사광의 조사 각도 및 파면 패턴 중 적어도 하나를 변경하여 샘플에 입사시키는 단계; 상기 샘플을 통과한 2차원 광학장을 간섭계를 이용하여 적어도 하나 이상의 상기 입사광에 따라 측정하는 단계; 및 측정된 상기 2차원 광학장의 정보를 통해 3차원 굴절률 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.

Description

파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법 및 장치
아래의 실시예들은 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법 및 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 파면 제어기(Wavefront Shaper)를 활용하여 광 단층 촬영법을 위한 입사광을 제어하는 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법 및 장치에 관한 것이다.
3차원 굴절률 측정 기술(3D Refractive Index Tomography, RIT)은 E. Wolf에 의해 제안되고 V. Lauer 등에 의해 구현된 광학 기술로, 세포와 같은 미세 시편(샘플) 또는 반도체 공정 제작물 등의 3차원 굴절률 분포 측정을 통해 시편(샘플)의 형상과 광학 성질 측정에 사용될 수 있다[비특허문헌1 내지 3].
3차원 굴절률 측정 기술(RIT)은 X-ray Computed Tomography(CT)을 광학으로 구현한 기술로써, 일반적으로 샘플에 입사시키는 평면파의 입사 각도를 바꾸어 측정한 여러 장의 2차원 홀로그래픽 영상(빛의 흡수 영상과 빛의 위상 지연 영상을 포함)을 촬영하고, 촬영된 다수의 2차원 영상들로부터 3차원 산란 포텐셜(Scattering Potential)을 계산하여 구하는 방법이다.
종래의 방식은 평면파의 각도를 바꿔주기 위해 샘플을 직접 돌리거나, 갈바노미터(galvanometer) 거울을 이용하거나[비특허문헌 2], 액정을 사용한 공간 주파수 변조기(liquid crystal-based spatial light modulator, LC-SLM)를 이용하였다.
하지만 이 방법들은 측정 속도와 정밀도에 큰 문제를 가지고 있다. 예를 들어 샘플을 직접 돌리는 방식에서는 샘플의 회전축을 고정하기 어렵고 진동으로 인한 문제가 발생하며, 세포와 같은 생체 세포를 직접 회전시키면 샘플의 변형이 생길 수 있다.
갈바노미터 거울을 이용하는 경우 미세 진동 등으로 인해 입사각의 안정적인 제어하기 어려웠으며, 갈바노미터 거울의 회전축과 반사면이 일치하지 않는 문제로 인해 정확한 광학 정렬이 불가능하다. 또한 LC-SLM는 액정의 반응 속도 제약으로 인해 근본적으로 고속 촬영이 불가능하며, 대당 가격이 매우 고가로 개별 상품 제작 단가가 매우 높다.
[선행기술]
(비특허문헌 1) E. Wolf, "Three-dimensional structure determination of semi-transparent objects from holographic data," Optics Communications 1, 153-156 (1969).
(비특허문헌 2) V. Lauer, "New approach to optical diffraction tomography yielding a vector equation of diffraction tomography and a novel tomographic microscope," Journal of Microscopy 205, 165-176 (2002).
(비특허문헌 3) K. Kim, H.-O. Yoon, M. Diez-Silva, M. Dao, R. Dasari, and Y.-K. Park, "High-resolution three-dimensional imaging of red blood cells parasitized by Plasmodium falciparum and in situ hemozoin crystals using optical diffraction tomography," J. Biomed. Opt. 19, 011005-011012 (2014).
(비특허문헌 4) W.-H. Lee, "Binary computer-generated holograms," Applied Optics 18, 3661-3669 (1979).
(비특허문헌 5) F. Charriere, A. Marian, F. Montfort, J. Kuehn, T. Colomb, E. Cuche, P. Marquet, and C. Depeursinge, "Cell refractive index tomography by digital holographic microscopy," Optics letters 31, 178-180 (2006).
(비특허문헌 6) K. Lee, K. Kim, J. Jung, J. Heo, S. Cho, S. Lee, G. Chang, Y. Jo, H. Park, and Y. Park, "Quantitative phase imaging techniques for the study of cell pathophysiology: from principles to applications," Sensors 13, 4170-4191 (2013).
실시예들은 파면 제어기(Wavefront Shaper)를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법 및 장치에 관하여 기술하며, 보다 구체적으로 파면 제어기를 활용하여 광 단층 촬영법을 위한 입사광을 제어하여 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법 및 장치에 관한 기술을 제공한다.
실시예들은 초고속 광 단층 촬영을 위해 서로 다른 각도 혹은 다른 패턴을 가지도록 입사광을 제어하고, 안정적이고 빠르게 입사광을 제어함으로써, 고속 정밀하게 3차원 굴절률을 측정 가능한 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법 및 장치를 제공하는데 있다.
일 실시예에 따른 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법은 파면 제어기(wavefront shaper)를 사용하여 입사광의 조사 각도 및 파면 패턴 중 적어도 하나를 변경하여 샘플에 입사시키는 단계; 상기 샘플을 통과한 2차원 광학장을 간섭계를 이용하여 적어도 하나 이상의 상기 입사광에 따라 측정하는 단계; 및 측정된 상기 2차원 광학장의 정보를 통해 3차원 굴절률 영상을 획득하는 단계를 포함한다.
여기서, 상기 입사광을 제어하여 샘플에 입사시키는 단계는, 상기 파면 제어기로 가변형 거울(Deformable Mirror, DM)을 사용하고, 상기 가변형 거울(DM)의 기울어지는 각도를 제어하여 상기 입사광의 평면파 진행 각도를 제어하는 단계; 및 제어된 상기 평면파 진행 각도를 복수의 렌즈로 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 평면파 진행 각도를 제어하는 단계는, 상기 가변형 거울에서 나타나는 기울기의 2배의 기울기로 상기 평면파 진행 각도를 제어할 수 있다.
상기 입사광을 제어하여 샘플에 입사시키는 단계는, 상기 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비하는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD)를 사용하고, 상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)에서 반사된 상기 2차원 광학장을 전달하는 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이에 공간 필터(spatial filter)를 배치하는 단계; 상기 공간 필터(spatial filter)를 통과한 1차 회절광에 위상이 조절되어 선형적인 기울기를 가진 상기 입사광의 평면파 진행 각도를 제어하는 단계; 및 제어된 상기 평면파 진행 각도를 복수의 렌즈로 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 입사광을 제어하여 샘플에 입사시키는 단계는, 상기 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비하는 디지털 마이크로미러 소자(DMD)를 사용하고, 상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)에서 반사된 상기 2차원 광학장을 전달하는 제1 렌즈와 제2 렌즈 중 적어도 하나 이상의 렌즈의 중심이 광학 축으로부터 소정간격 벗어나도록 정렬하는 단계; 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 사이에 공간 필터(spatial filter)를 배치하고 회절 한계까지 축소하여 상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)의 픽셀들을 그룹핑하여 형성되는 수퍼픽셀을 구성하는 픽셀들을 구별할 수 없도록 만들어, 위상이 0~2π까지 조절 가능한 수퍼픽셀 배열을 형성하는 단계; 상기 수퍼픽셀 배열의 상기 위상을 조절하여 선형적인 위상의 기울기를 가진 상기 입사광의 평면파 진행 각도를 제어하는 단계; 및 제어된 상기 평면파 진행 각도를 복수의 렌즈로 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 입사광을 제어하여 샘플에 입사시키는 단계는, 상기 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비하는 디지털 마이크로미러 소자(DMD)를 사용하고, 상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)를 광학 정렬의 푸리에 평면(Fourier plane) 상에 위치시켜 개별 광원으로 상기 다수의 마이크로미러의 위치를 제어 가능한 레이저 배열을 형성하는 단계; 상기 레이저 배열을 이용하여 빛을 반사시키는 상기 다수의 마이크로미러의 위치를 변경하여 상기 입사광의 평면파 진행 각도를 제어하는 단계; 및 제어된 상기 평면파 진행 각도를 복수의 렌즈로 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 3차원 굴절률 영상을 획득하는 단계는, 3차원 광 회절 단층촬영 알고리즘(3D optical diffraction tomography algorithm)에 입력하여 상기 3차원 산란 포텐셜 또는 3차원 굴절률 영상을 획득할 수 있다.
다른 실시예에 따른 파면 제어기(wavefront shaper)를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법은 디지털 마이크로미러 소자(DMD)를 사용하여 적어도 하나 이상의 입사광 패턴을 샘플의 평면에 입사시키는 단계; 상기 입사광 패턴을 변경하여 적어도 하나 이상의 상기 입사광 패턴에 대한 상기 2차원 광학장을 간섭계를 이용하여 측정하는 단계; 및 측정된 상기 2차원 광학장의 정보로부터 상기 입사광 패턴에 포함된 서로 다른 각도의 평면파에 대한 상기 샘플의 반응을 수치적으로 분석하여, 3차원 굴절률 영상을 획득하는 단계를 포함한다.
또 다른 실시예에 따른 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치는 파면 제어기를 사용하여 입사광의 조사 각도 및 파면 패턴 중 적어도 하나를 변경하여 샘플에 입사시키는 변조부; 상기 샘플을 통과한 2차원 광학장을 적어도 하나 이상의 상기 입사광에 따라 측정하는 간섭계; 및 측정된 상기 2차원 광학장의 정보를 통해 3차원 굴절률 영상을 획득하는 영상부를 포함한다.
상기 변조부는, 기울어지는 각도를 제어하여 상기 입사광의 평면파 진행 각도를 제어하는 상기 파면 제어기인 가변형 거울(Deformable Mirror, DM); 및 상기 평면파 진행 각도를 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 변조부는, 상기 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비하는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD); 상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)에서 반사된 상기 2차원 광학장을 전달하는 제1 렌즈와 제2 렌즈; 상기 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이에 배치되고, 1차 회절광에 위상이 조절되어 선형적인 기울기를 가진 상기 입사광의 평면파 진행 각도를 제어하는 공간 필터(spatial filter); 및 상기 평면파 진행 각도를 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 복수의 렌즈를 포함할 수 있다.
상기 변조부는, 상기 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비하는 디지털 마이크로미러 소자(DMD); 상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)에서 반사된 상기 2차원 광학장을 전달하고, 적어도 하나 이상의 렌즈의 중심이 광학 축으로부터 소정간격 벗어나도록 정렬되는 제1 렌즈와 제2 렌즈; 상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 사이에 배치되는 공간 필터(spatial filter); 및 상기 평면파 진행 각도를 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 복수의 렌즈를 포함하고, 상기 변조부는 회절 한계까지 축소하여 상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)의 픽셀들을 그룹핑하여 형성되는 수퍼픽셀을 구성하는 픽셀들을 구별할 수 없도록 만들어, 위상이 0~2π까지 조절 가능한 수퍼픽셀 배열을 형성하고, 상기 수퍼픽셀 배열의 상기 위상을 조절하여 선형적인 위상의 기울기를 가진 상기 입사광의 평면파 진행 각도를 제어할 수 있다.
상기 변조부는, 상기 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비하는 디지털 마이크로미러 소자(DMD); 상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)에서 반사된 상기 2차원 광학장을 전달하는 제1 렌즈; 및 상기 평면파 진행 각도를 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 복수의 렌즈를 포함하고, 상기 변조부는 상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)를 광학 정렬의 푸리에 평면(Fourier plane) 상에 위치시켜 개별 광원으로 상기 다수의 마이크로미러의 위치를 제어 가능한 레이저 배열을 형성하고, 상기 레이저 배열을 이용하여 빛을 반사시키는 상기 다수의 마이크로미러의 위치를 변경하여 상기 입사광의 평면파 진행 각도를 제어할 수 있다.
상기 영상부는, 3차원 광 회절 단층촬영 알고리즘(3D optical diffraction tomography algorithm)에 입력하여 상기 3차원 산란 포텐셜 또는 3차원 굴절률 영상을 획득할 수 있다.
또 다른 실시예에 따른 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치는 적어도 하나 이상의 입사광 패턴을 샘플의 평면에 입사시키는 디지털 마이크로미러 소자(DMD); 상기 입사광의 평면파 진행 각도를 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 제1 렌즈와 제2 렌즈; 상기 입사광 패턴을 변경하여 적어도 하나 이상의 상기 입사광 패턴에 대한 상기 2차원 광학장을 측정하는 간섭계; 및 측정된 상기 2차원 광학장의 정보로부터 상기 입사광 패턴에 포함된 서로 다른 각도의 평면파에 대한 상기 샘플의 반응을 수치적으로 분석하여, 3차원 굴절률 영상을 획득하는 영상부를 포함한다.
실시예들에 따르면 초고속 광 단층 촬영을 위해 서로 다른 각도 혹은 다른 패턴을 가지도록 입사광을 제어하고, 안정적이고 빠르게 입사광을 제어함으로써, 고속 정밀하게 3차원 굴절률을 측정 가능한 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
실시예들에 따르면 가변형 거울(DM) 혹은 디지털 마이크로미러 소자(DMD)와 같은 파면 제어기를 이용한 초고속 입사광 제어를 통해 기존의 갈바노미터(galvanometer) 거울이나 기계적인 시편 혹은 광원의 움직임보다 훨씬 더 안정적이고 빠르게 작동하며, 3차원 굴절률 측정이 고속 정밀하게 가능하다.
도 1은 일 실시예에 따른 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 일 실시예에 따른 가변형 거울을 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 다른 실시예에 따른 디지털 마이크로미러 소자를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 디지털 마이크로미러 소자를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 디지털 마이크로미러 소자를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 디지털 마이크로미러 소자를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 실시예들을 설명한다. 그러나, 기술되는 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 이하 설명되는 실시예들에 의하여 한정되는 것은 아니다. 또한, 여러 실시예들은 당해 기술분야에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
본 발명은 파면 제어기(wavefront shaper)를 활용하여 광 단층 촬영법을 위한 입사광의 제어 기술에 관한 것으로, 광 단층 촬영법을 위해서 서로 다른 각도 혹은 다른 패턴을 가지도록 입사광을 제어하고 안정적이고 빠르게 입사광을 제어하는 기술에 관한 것이다. 초고속으로 파면을 제어할 수 있는 소자는 가변형 거울(Deformable Mirror, DM)과 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD)를 포함할 수 있다.
이러한 소자들을 이용하여 입사광을 제어하는 기술은 광학적 정렬에 따라 몇 가지 방법들을 사용할 수 있다. 아래에서는 가변형 거울(DM)과 디지털 마이크로미러 소자(DMD)를 활용하여 입사광을 제어하는 기술을 구체적으로 설명하기로 한다.
도 1은 일 실시예에 따른 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치를 개략적으로 설명하기 위한 도면이다.
도 1을 참조하면, 일 실시예에 따른 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치(100)는 변조부(110), 간섭계(120), 및 영상부(130)를 포함하여 이루어질 수 있다.
변조부(110)는 파면 제어기를 사용하여 입사광의 조사 각도 및 파면 패턴 중 적어도 하나를 변경하여 샘플(시편)에 입사시킬 수 있다. 파면 제어기는 빛의 위상을 제어할 수 있는 기기 또는 위상이 제어될 수 있는 고정된 형태의 필름이 사용될 수 있다. 예를 들면, 파면 제어기는 초고속으로 파면을 제어할 수 있는 가변형 거울(DM)과 디지털 마이크로미러 소자(DMD)를 포함할 수 있다.
간섭계(120)는 적어도 하나 이상의 입사광에서 간섭 신호를 추출하는 것으로, 샘플을 통과한 2차원 광학장을 적어도 하나 이상의 입사광에 따라 측정할 수 있다.
영상부(130)는 측정된 2차원 광학장의 정보를 통해 3차원 굴절률 영상을 획득함으로써, 고속 정밀하게 3차원 굴절률을 측정 가능한 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법 및 장치를 제공할 수 있다.
아래에서는 실시예들을 통해 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 기술을 더 구체적으로 설명하기로 한다.
도 2는 일 실시예에 따른 가변형 거울을 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 2를 참조하면, 가변형 거울(DM)을 이용해서 가변형 거울이 기울어지는 각도를 직접 제어하여 평면파의 진행각도를 제어할 수 있다.
가변형 거울(DM)를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치(200)는 변조부, 간섭계, 및 영상부를 포함하여 이루어질 수 있다.
변조부는 파면 제어기를 사용하여 입사광의 조사 각도 및 파면 패턴 중 적어도 하나를 변경하여 샘플에 입사시킬 수 있다.
더 구체적으로, 변조부는 가변형 거울(DM, 210) 및 복수의 렌즈(221, 222)를 포함할 수 있다.
가변형 거울(Deformable Mirror, DM)(210)은 파면 제어기 중 하나로, 기울어지는 각도를 제어하여 입사광의 평면파 진행 각도를 제어할 수 있다.
복수의 렌즈(221, 222)는 평면파 진행 각도를 확대하여 샘플에 입사시킬 수 있다.
즉, 가변형 거울(210)을 이용해서 가변형 거울(210)이 기울어지는 각도를 직접 제어하여 평면파의 진행각도를 제어할 수 있다. 이 때, 가변형 거울(210)에서 반사되는 빛이 입사되므로 가변형 거울(210)에서 표현하는 기울기의 2배의 기울기로 평면파의 진행각도를 제어할 수 있다. 이렇게 제어된 평면파의 각도를 복수의 렌즈(221, 222)로 확대하여 샘플에 입사시키고 이에 대응하는 2차원 광학장을 측정할 수 있다. 여기서, 복수의 렌즈(221, 222)는 일례로 튜브 렌즈(221)와 집광 렌즈(222)를 사용할 수 있다.
간섭계는 적어도 하나 이상의 입사광에서 간섭 신호를 추출하는 것으로, 샘플을 통과한 2차원 광학장을 적어도 하나 이상의 입사광에 따라 측정할 수 있다.
영상부는 측정된 2차원 광학장의 정보를 통해 3차원 굴절률 영상을 획득할 수 있다. 이와 같이, 가변형 거울(210)을 이용해서 가변형 거울(210)이 기울어지는 각도를 직접 제어하여 평면파의 진행각도를 제어할 수 있다.
빛이 진행하는 경로대로 작동 순서를 설명하면, 레이저와 같이 광원에서 나온 빛이 파면 제어기에서 위상이 제어될 수 있다. 이 때, 광원은 가시광선 대역의 광원을 포함할 수 있다.
파면 제어기(wavefront shaper)를 사용하여 입사광의 조사 각도 및 파면 패턴 중 적어도 하나를 변경하여 샘플에 입사시킬 수 있다. 여기서, 파면 제어기로 가변형 거울(210)을 사용할 수 있다. 가변형 거울(210)의 기울어지는 각도를 제어함으로써 입사광의 평면파 진행 각도를 제어하고, 제어된 평면파 진행 각도를 복수의 렌즈(221, 222)로 확대하여 샘플에 입사시킬 수 있다. 가변형 거울(210)에서 반사되는 빛이 입사되므로 가변형 거울(210)에서 나타나는 기울기의 2배의 기울기로 평면파 진행 각도를 제어할 수 있다.
다음으로, 샘플을 통과한 2차원 광학장을 간섭계를 이용하여 적어도 하나 이상의 입사광에 따라 각각 촬영함으로써, 측정된 2차원 광학장의 정보를 통해 3차원 굴절률 영상을 얻을 수 있다.
따라서 초고속 광 단층 촬영을 위해 가변형 거울(210)의 기울어지는 각도를 제어하여 서로 다른 각도를 가지도록 입사광의 평면파 진행 각도를 제어하며 안정적이고 빠르게 입사광을 제어함으로써, 고속 정밀하게 3차원 굴절률을 측정 가능하다.
도 3을 다른 실시예에 따른 디지털 마이크로미러 소자를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 디지털 마이크로미러 소자(DMD)를 주기 제어가능 반사형 진폭 회절 격자(period controllable reflective amplitude grating)로 활용할 수 있다.
디지털 마이크로미러 소자(DMD)를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치는 변조부, 간섭계, 및 영상부를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 디지털 마이크로미러 소자(DMD)는 주기 제어가능 반사형 진폭 회절 격자로 이용될 수 있다.
변조부는 파면 제어기를 사용하여 입사광의 조사 각도를 변경하여 샘플에 입사시킬 수 있다.
그리고 변조부는 디지털 마이크로미러 소자(DMD), 제1 렌즈와 제2 렌즈(341, 342), 공간 필터(spatial filter, 320), 및 복수의 렌즈(341, 342)를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 렌즈(341, 342)는 일례로 튜브 렌즈와 집광 렌즈를 사용할 수 있다.
디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD)는 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비할 수 있다.
제1 렌즈와 제2 렌즈(341, 342)는 디지털 마이크로미러 소자(DMD)에서 반사된 2차원 광학장을 전달할 수 있다.
공간 필터(spatial filter, 320)는 제1 렌즈와 제2 렌즈(341, 342) 사이에 배치되고, 1차 회절광에 위상이 조절되어 선형적인 기울기를 가진 입사광의 평면파 진행 각도를 제어할 수 있다.
복수의 렌즈(341, 342)는 평면파 진행 각도를 확대하여 샘플에 입사시킬 수 있다.
그리고, 간섭계는 샘플을 통과한 2차원 광학장을 적어도 하나 이상의 입사광에 따라 측정할 수 있다.
영상부는 측정된 2차원 광학장의 정보를 통해 3차원 굴절률 영상을 획득할 수 있다.
구체적으로는 Lee hologram [비특허문헌 4]을 이용하여 공간 필터(spatial filter, 320)된 1차 회절광에 원하는 위상정보를 선택할 수 있고 선형적인 기울기를 가진 평면파의 위상으로 나타냄으로써, 원하는 각도로 진행하는 평면파를 표현할 수 있다. 원하는 각도로 진행하는 평면파를 표현하기 위해 공간적으로는 선형적으로 증가하는 위상이 표현되어야 한다. 디지털 마이크로미러 소자(DMD)는 반사 직후 빛의 세기만 제어 가능하나, 표현하고자 하는 위상을 포함하는 Lee hologram은 빛의 세기로 표현이 가능하기 때문에 DMD를 이용하여 평면파에 해당하는 위상의 표현이 가능하다. 구체적으로, 광축을 z축으로 정하고 표현하고자 하는 파장 λ를 갖는 레이저 평면파의 x축 y축 방향의 각도를 각각 θx, θy로 한다면, 이에 해당하는 파면 위상정보 φ(x, y)는 다음의 수학식 1과 같이 표현 가능하다.
[수학식 1]
f(x, y) = (2p/l){(sinqx)x/+ (sinqy)y}
이런 파면의 빛을 DMD로 형성하기 위해, DMD에 다음의 수학식 2와 같은 Lee hologram pattern을 입력할 수 있다.
[수학식 2]
Figure PCTKR2015013567-appb-I000001
이 경우 두 번째 식에서 두 번째 항에 해당하는 반사광만 샘플에 조사하고 나머지 빛을 차폐하면, 샘플에 조사되는 빛은 f(x, y)를 DMD 상에서 직접 제어가 가능하여, 원하는 방향의 평면파를 형성 가능하다. 이 때, Lee hologram을 사용하면서 발생하는 원치 않는 회절광은 공간 필터 등을 이용하여 제거할 수 있다.
여기서 각 픽셀의 위상을 0~2π까지 제어 가능하므로, 디지털 마이크로미러 소자(DMD)로 제어 가능한 위상의 기울기는 픽셀의 크기에 의해 제한된다. 일반적으로 수 마이크로미터 길이의 마이크로미러로 소자가 제작되었을 때, 제어 가능한 최대 각도는 1~2도 정도이다. 2 개의 렌즈를 추가하여 이 각도를 확대하고 샘플에 입사시킨 후, 2차원 광학장 정보를 입사광의 각도 별로 촬영하면 3차원 산란 포텐셜(Scattering Potential)을 얻을 수 있다.
빛이 진행하는 경로대로 작동 순서를 설명하면, 레이저와 같이 광원에서 나온 빛이 파면 제어기에서 위상이 제어될 수 있다. 이 때, 광원은 가시광선 대역의 광원을 포함할 수 있다.
파면 제어기(wavefront shaper)를 사용하여 입사광의 조사 각도 및 파면 패턴 중 적어도 하나를 변경하여 샘플에 입사시킬 수 있다. 여기서, 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비하는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD)를 사용할 수 있다. 디지털 마이크로미러 소자(DMD)에서 반사된 2차원 광학장을 전달하는 제1 렌즈와 제2 렌즈(341, 342) 사이에 공간 필터(spatial filter, 320)를 배치할 수 있고, 공간 필터(spatial filter, 320)를 통과한 1차 회절광에 위상이 조절되어 선형적인 기울기를 가진 입사광의 평면파 진행 각도를 제어할 수 있다. 이후, 제어된 평면파 진행 각도를 복수의 렌즈(341, 342)로 확대하여 샘플에 입사시킬 수 있다.
샘플을 통과한 2차원 광학장을 간섭계를 이용하여 적어도 하나 이상의 입사광에 따라 측정할 수 있다.
측정된 2차원 광학장의 정보를 통해 3차원 굴절률 영상을 획득할 수 있다.
이와 같이 초고속 광 단층 촬영을 위해 디지털 마이크로미러 소자(DMD)를 주기 제어가능 반사형 진폭 회절 격자로 활용하여, 서로 다른 각도를 가지도록 입사광을 제어하며 안정적이고 빠르게 입사광을 제어함으로써, 고속 정밀하게 3차원 굴절률을 측정 가능하다.
도 4는 또 다른 실시예에 따른 디지털 마이크로미러 소자를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 4를 참조하면, 수퍼픽셀 방법을 이용한 디지털 마이크로미러 소자(DMD, 410) 활용할 수 있다.
디지털 마이크로미러 소자(DMD)를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치(400)는 변조부, 간섭계, 및 영상부를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 디지털 마이크로미러 소자(DMD, 410)는 수퍼픽셀 방법을 이용할 수 있다.
변조부는 파면 제어기를 사용하여 입사광의 조사 각도 및 파면 패턴 중 적어도 하나를 변경하여 샘플에 입사시킬 수 있다. 여기서, 변조부는 디지털 마이크로미러 소자(410)를 사용하여 조사 각도를 변조하여 샘플에 입사시킬 수 있다.
변조부는 디지털 마이크로미러 소자(410), 제1 렌즈와 제2 렌즈(431, 432), 공간 필터(spatial filter, 420), 및 복수의 렌즈(441, 442)를 포함할 수 있다. 여기서, 복수의 렌즈(441, 442)는 일례로 튜브 렌즈와 집광 렌즈를 사용할 수 있다.
디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD)는 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비할 수 있다.
제1 렌즈와 제2 렌즈(431, 432)는 디지털 마이크로미러 소자(410)에서 반사된 2차원 광학장을 전달할 수 있다. 그리고 제1 렌즈와 제2 렌즈(431, 432)는 적어도 하나 이상의 렌즈의 중심이 광학 축으로부터 소정간격 벗어나도록 정렬될 수 있다.
공간 필터(spatial filter, 420)는 제1 렌즈와 제2 렌즈(431, 432) 사이에 배치되고, 1차 회절광에 위상이 조절되어 선형적인 기울기를 가진 입사광의 평면파 진행 각도를 제어할 수 있다.
복수의 렌즈(441, 442)는 평면파 진행 각도를 확대하여 샘플에 입사시킬 수 있다.
이러한 변조부는 회절 한계까지 축소하여 디지털 마이크로미러 소자(410)의 다수의 픽셀들을 그룹핑하여 형성되는 수퍼픽셀을 구성하는 픽셀들을 구별할 수 없도록 만들어, 위상이 0~2p까지 조절 가능한 수퍼픽셀 배열을 형성하고, 수퍼픽셀 배열의 위상을 조절하여 선형적인 위상의 기울기를 가진 입사광의 평면파 진행 각도를 제어할 수 있다.
더 구체적으로, A. Mosk 에 의해 디지털 마이크로미러 소자(410)의 픽셀들을 묶어서, 수퍼픽셀을 이용한 빛의 위상변조 방법이 알려졌다[비특허문헌 5]. 구체적인 방법은, 디지털 마이크로미러 소자(410)에서 반사된 광학장을 전달하는 렌즈들을 광학 축에서 약간 벗어나게 정렬하여 마이크로미러의 위치에 따라 빛의 위상이 다르게 표현되도록 하는 방법이다. 따라서 렌즈 사이에 공간 필터(spatial filter, 420)를 놓고 회절 한계까지 축소하여 수퍼픽셀을 구성하는 픽셀들을 구별할 수 없도록 만들면, 위상이 0~2π까지 조절 가능한 수퍼픽셀 배열을 만들게 된다. 이 방법을 이용해 선형적인 위상의 기울기를 표현해주면 원하는 각도로 진행하는 평면파를 표현할 수 있게 된다. 이 방법 또한 마찬가지로, 표현할 수 있는 위상의 기울기가 수퍼픽셀의 크기에 의해 제한되므로, 렌즈 2개를 추가하여 표현되는 각도를 확대 후 샘플에 입사시켜 3차원 광 단층 촬영에 활용할 수 있다.
간섭계는 샘플을 통과한 2차원 광학장을 적어도 하나 이상의 입사광에 따라 측정할 수 있다.
영상부는 측정된 2차원 광학장의 정보를 통해 3차원 굴절률 영상을 획득할 수 있다.
빛이 진행하는 경로대로 작동 순서를 설명하면, 레이저와 같이 광원에서 나온 빛이 파면 제어기에서 위상이 제어될 수 있다. 이 때, 광원은 가시광선 대역의 광원을 포함할 수 있다.
파면 제어기(wavefront shaper)를 사용하여 입사광의 조사 각도 및 파면 패턴 중 적어도 하나를 변경하여 샘플에 입사시킬 수 있다. 여기서, 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비하는 디지털 마이크로미러 소자(410)를 사용하고, 디지털 마이크로미러 소자(410)에서 반사된 2차원 광학장을 전달하는 제1 렌즈와 제2 렌즈(431, 432) 중 적어도 하나 이상의 렌즈의 중심이 광학 축으로부터 소정간격 벗어나도록 정렬시킬 수 있다. 다음으로, 제1 렌즈와 제2 렌즈(431, 432)의 사이에 공간 필터(spatial filter, 420)를 배치하고 회절 한계까지 축소하여 디지털 마이크로미러 소자(410)의 픽셀들을 그룹핑하여 형성되는 수퍼픽셀을 구성하는 픽셀들을 구별할 수 없도록 만들어, 위상이 0~2p까지 조절 가능한 수퍼픽셀 배열을 형성할 수 있다. 이를 위해서는 제1 렌즈와 제2 렌즈를 이용하여 4-f 영상 시스템을 구축하고, 영상의 축소 배율을 제1 렌즈와 제2 렌즈의 초점거리를 적절히 선택하여, 디지털 마이크로미러 소자로 형성되는 수퍼픽셀이 축소되어 빛의 회절 한계, 일반적으로 파장의 절반 크기가 되도록 설정하여 구성 가능하다. 이어, 수퍼픽셀 배열의 위상을 조절하여 선형적인 위상의 기울기를 가진 입사광의 평면파 진행 각도를 제어하고, 제어된 평면파 진행 각도를 복수의 렌즈(441, 442)로 확대하여 샘플에 입사시킬 수 있다.
샘플을 통과한 2차원 광학장을 간섭계를 이용하여 적어도 하나 이상의 입사광에 따라 측정할 수 있고, 측정된 2차원 광학장의 정보를 통해 3차원 굴절률 영상을 획득할 수 있다.
이와 같이 초고속 광 단층 촬영을 위해 수퍼픽셀 방법을 이용한 디지털 마이크로미러 소자(410)를 활용하여, 서로 다른 각도를 가지도록 입사광을 제어하며 안정적이고 빠르게 입사광을 제어함으로써, 고속 정밀하게 3차원 굴절률을 측정 가능하다.
도 5는 또 다른 실시예에 따른 디지털 마이크로미러 소자를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 5를 참조하면, 디지털 마이크로미러 소자(DMD, 510)를 개별 광원 제어가능 레이저 배열로 활용(individual source controllable laser array)할 수 있다.
디지털 마이크로미러 소자(DMD)를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치(500)는 변조부, 간섭계, 및 영상부를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 디지털 마이크로미러 소자(DMD, 510)는 개별 광원 제어가능 레이저 배열로 활용(individual source controllable laser array)할 수 있다.
변조부는 파면 제어기를 사용하여 입사광의 조사 각도 및 파면 패턴 중 적어도 하나를 변경하여 샘플에 입사시킬 수 있다. 여기서, 변조부는 디지털 마이크로미러 소자(510)를 사용하여 조사 각도를 변조하여 샘플에 입사시킬 수 있다.
변조부는 디지털 마이크로미러 소자(510), 제1 렌즈(520), 및 복수의 렌즈(531, 532)를 포함할 수 있다.
디지털 마이크로미러 소자(DMD)는 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비할 수 있다.
제1 렌즈(520)는 디지털 마이크로미러 소자(510)에서 반사된 2차원 광학장을 전달할 수 있다.
복수의 렌즈(531, 532)는 평면파 진행 각도를 확대하여 샘플에 입사시킬 수 있다. 여기서, 복수의 렌즈(531, 532)는 일례로 튜브 렌즈와 집광 렌즈를 사용할 수 있다.
이러한 변조부는 디지털 마이크로미러 소자(510)를 광학 정렬의 푸리에 평면(Fourier plane) 상에 위치시켜 개별 광원으로 다수의 마이크로미러의 위치를 제어 가능한 레이저 배열을 형성하고, 레이저 배열을 이용하여 빛을 반사시키는 다수의 마이크로미러의 위치를 변경하여 입사광의 평면파 진행 각도를 제어할 수 있다. 이를 위해서 평편파가 푸리에 평면 상에 위치한 디지털 마이크로미러 소자에 조사되고, 특정 디지털 마이크로미러 소자만 작동시켜 그 소자에 해당하는 빛만 반사를 시킴으로써, 샘플에 입사하는 빛은 특정한 공간주파수만 가지는 빛, 즉 특정 각도로만 입사하는 평면파가 생성될 수 있다.
간섭계는 샘플을 통과한 2차원 광학장을 적어도 하나 이상의 입사광에 따라 측정할 수 있다.
영상부는 측정된 2차원 광학장의 정보를 통해 3차원 굴절률 영상을 획득할 수 있다.
다시 말하면, 디지털 마이크로미러 소자(510)를 시스템의 광학 정렬의 푸리에 평면(Fourier plane) 상에 위치시키고, 빛을 반사시키는 마이크로미러의 위치를 바꿔줌으로써 샘플에 입사되는 빛의 각도를 제어할 수 있다. 이 때, 집광 렌즈(condenser lens)의 조리 개수(numerical aperture)의 크기에 디지털 마이크로미러 소자(510)의 크기가 대응되도록 렌즈들의 배율을 적절히 조정할 수 있다.
빛이 진행하는 경로대로 작동 순서를 설명하면, 레이저와 같이 광원에서 나온 빛이 파면 제어기에서 위상이 제어될 수 있다. 이 때, 광원은 가시광선 대역의 광원을 포함할 수 있다.
파면 제어기(wavefront shaper)를 사용하여 입사광의 조사 각도 및 파면 패턴 중 적어도 하나를 변경하여 샘플에 입사시킬 수 있다.
여기서, 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비하는 디지털 마이크로미러 소자(510)를 사용하고, 디지털 마이크로미러 소자(510)를 광학 정렬의 푸리에 평면(Fourier plane) 상에 위치시켜 개별 광원으로 다수의 마이크로미러의 위치를 제어 가능한 레이저 배열을 형성할 수 있다. 다음으로, 레이저 배열을 이용하여 빛을 반사시키는 다수의 마이크로미러의 위치를 변경하여 입사광의 평면파 진행 각도를 제어할 수 있다. 제어된 평면파 진행 각도를 복수의 렌즈(531, 532)로 확대하여 샘플에 입사시킬 수 있다.
샘플을 통과한 2차원 광학장을 간섭계를 이용하여 적어도 하나 이상의 입사광에 따라 측정할 수 있고, 측정된 2차원 광학장의 정보를 통해 3차원 굴절률 영상을 획득할 수 있다.
따라서 초고속 광 단층 촬영을 위해 디지털 마이크로미러 소자(510)를 개별 광원 제어가능 레이저 배열로 활용하여, 서로 다른 각도를 가지도록 입사광을 제어하며 안정적이고 빠르게 입사광을 제어함으로써, 고속 정밀하게 3차원 굴절률을 측정할 수 있다.
도 6은 또 다른 실시예에 따른 디지털 마이크로미러 소자를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치를 설명하기 위한 도면이다.
도 6을 참조하면, 디지털 마이크로미러 소자(DMD, 610)를 입사광 패턴 제어기(illumination pattern controller)로 활용할 수 있다.
디지털 마이크로미러 소자(DMD)를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치(600)는 디지털 마이크로미러 소자(DMD, 610), 제1 렌즈 및 제2 렌즈(621, 622), 간섭계, 및 영상부를 포함하여 이루어질 수 있다. 여기서, 디지털 마이크로미러 소자(610)는 입사광 패턴 제어기(illumination pattern controller)로 활용할 수 있다.
디지털 마이크로미러 소자(610)는 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치(600)는 적어도 하나 이상의 입사광 패턴을 샘플의 평면에 입사시킬 수 있다.
제1 렌즈 및 제2 렌즈(621, 622)는 입사광의 평면파 진행 각도를 확대하여 샘플에 입사시킬 수 있다.
간섭계는 입사광 패턴을 변경하여 적어도 하나 이상의 입사광 패턴에 대한 2차원 광학장을 측정할 수 있다.
영상부는 측정된 2차원 광학장의 정보로부터 입사광 패턴에 포함된 서로 다른 각도의 평면파에 대한 샘플의 반응을 수치적으로 분석하여, 3차원 굴절률 영상을 획득할 수 있다.
다시 말하면, 디지털 마이크로미러 소자(DMD)를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치(600)는 디지털 마이크로미러 소자(610)의 입사광 패턴을 샘플의 평면에 이미징하고, 입사광 패턴을 변경하며 2차원 광학장을 촬영하여 측정된 광학장 정보로부터 패턴에 포함된 서로 다른 각도의 평면파에 대한 샘플의 반응을 구할 수 있다. 즉, 입사광 패턴을 변경함에 따라 패턴에 평면파의 위상이 포함되어 있어 평면파의 위상을 변경할 수 있다. 이는, 구조화된 입사광(structured illumination)을 포함하여 알고 있는 패턴의 정보를 넣어주고 패턴에 포함된 각 평면파의 위상을 변경함에 따라 바뀌는 패턴에 대한 샘플의 반응을 수치적으로 분석함으로써 가능하다.
이를 통해 측정한 다수의 2차원 광학장을 바탕으로 광학 회절 3차원 영상기법(optical diffraction tomography) 알고리즘을 이용하여, 3차원 굴절률 분포도를 추출할 수 있다.
빛이 진행하는 경로대로 작동 순서를 설명하면, 레이저와 같이 광원에서 나온 빛이 파면 제어기에서 위상이 제어될 수 있다. 이 때, 광원은 가시광선 대역의 광원을 포함할 수 있다.
디지털 마이크로미러 소자(610)를 사용하여 적어도 하나 이상의 입사광 패턴을 샘플의 평면에 입사시킬 수 있다. 다음으로, 입사광 패턴을 변경하여 적어도 하나 이상의 입사광 패턴에 대한 2차원 광학장을 간섭계를 이용하여 측정할 수 있다. 그리고 측정된 2차원 광학장의 정보로부터 입사광 패턴에 포함된 서로 다른 각도의 평면파에 대한 샘플의 반응을 수치적으로 분석하여, 3차원 굴절률 영상을 획득할 수 있다.
이와 같이, 초고속 광 단층 촬영을 위해 디지털 마이크로미러 소자(610)를 입사광 패턴 제어기(illumination pattern controller)로 이용하여, 서로 다른 패턴을 가지도록 입사광을 제어하며 안정적이고 빠르게 입사광을 제어함으로써, 고속 정밀하게 3차원 굴절률을 측정할 수 있다.
도 1 내지 도 6에서 설명한 바와 같이, 가변형 거울(DM)이나 디지털 마이크로미러 소자(DMD)를 활용하여 입사광을 제어한 후 이를 샘플에 입사시킬 수 있다. 샘플을 통과한 2차원 광학장을 다양한 입사광에 따라 측정한 후, 이를 3차원 광 회절 단층촬영 알고리즘(3D optical diffraction tomography algorithm)에 입력하면 3차원 산란 포텐셜(Scattering Potential) 또는 3차원 굴절률 영상을 획득할 수 있다.
2차원 광학장 측정 방법에는 일반적인 간섭계를 이용할 수 있다. 예를 들어, 마흐-젠더 간섭계(Mach-Zehnder interferometry), 위상 이동 간섭계(phase shifting interferometry), 정량위상이미지 촬영 기구(Quantitative phase imaging unit) 등을 포함한 시간적(temporal), 공간적(spatial) 세기 변조(intensity modulation)를 이용하거나 세기 전달 공식(transport of intensity equation)을 이용한 2차원 광학장 측정 방법을 이용할 수 있다[비특허문헌 6].
이상에서 실시예들은 기존의 3차원 굴절률 측정 기술 촬영법에서 기계적으로 움직이는 요소 없이 초고속 초정밀 촬영을 위한 것으로, 초고속 광 단층 촬영을 위한 입사광의 제어 속도를 높이고 장치의 움직임을 제거함으로써, 잡음을 최소화하고, 시스템의 안정성을 증대시킬 수 있다.
실시예들에 따르면 가변형 거울(DM) 또는 디지털 마이크로미러 소자(DMD)와 같은 파면 제어기(wavefront shaper)를 이용한 초고속 입사광 제어 방법은 기존의 갈바노미터(galvanometer) 거울이나 기계적인 시편 혹은 광원의 움직임보다 훨씬 더 안정적이고 빠르게 작동하는 기술로, 3차원 굴절률 측정이 고속 정밀하게 가능하다.
이를 이용하면 다양한 생물학적 시편(세포, 조직, 박테리아 등)의 3차원 형상 측정, 다이나믹 분석이 가능하다. 또한 휴대폰 카메라 등에 사용되는 작은 크기의 광학 렌즈, 부품 등의 정밀한 형상과 굴절률 측정이 가능하다.
이상과 같이 실시예들이 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기의 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
그러므로, 다른 구현들, 다른 실시예들 및 특허청구범위와 균등한 것들도 후술하는 특허청구범위의 범위에 속한다.

Claims (15)

  1. 파면 제어기(wavefront shaper)를 사용하여 입사광의 조사 각도 및 파면 패턴 중 적어도 하나를 변경하여 샘플에 입사시키는 단계;
    상기 샘플을 통과한 2차원 광학장을 간섭계를 이용하여 적어도 하나 이상의 상기 입사광에 따라 측정하는 단계; 및
    측정된 상기 2차원 광학장의 정보를 통해 3차원 굴절률 영상을 획득하는 단계
    를 포함하는 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 입사광을 제어하여 샘플에 입사시키는 단계는,
    상기 파면 제어기로 가변형 거울(Deformable Mirror, DM)을 사용하고, 상기 가변형 거울(DM)의 기울어지는 각도를 제어하여 상기 입사광의 평면파 진행 각도를 제어하는 단계; 및
    제어된 상기 평면파 진행 각도를 복수의 렌즈로 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 단계
    를 포함하는 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 평면파 진행 각도를 제어하는 단계는,
    상기 가변형 거울에서 나타나는 기울기의 2배의 기울기로 상기 평면파 진행 각도를 제어하는 것
    을 특징으로 하는 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 입사광을 제어하여 샘플에 입사시키는 단계는,
    상기 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비하는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD)를 사용하고, 상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)에서 반사된 상기 2차원 광학장을 전달하는 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이에 공간 필터(spatial filter)를 배치하는 단계;
    상기 공간 필터(spatial filter)를 통과한 1차 회절광에 위상이 조절되어 선형적인 기울기를 가진 상기 입사광의 평면파 진행 각도를 제어하는 단계; 및
    제어된 상기 평면파 진행 각도를 복수의 렌즈로 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 단계
    를 포함하는 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 입사광을 제어하여 샘플에 입사시키는 단계는,
    상기 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비하는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD)를 사용하고, 상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)에서 반사된 상기 2차원 광학장을 전달하는 제1 렌즈와 제2 렌즈 중 적어도 하나 이상의 렌즈의 중심이 광학 축으로부터 소정간격 벗어나도록 정렬하는 단계;
    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 사이에 공간 필터(spatial filter)를 배치하고 회절 한계까지 축소하여 상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)의 픽셀들을 그룹핑하여 형성되는 수퍼픽셀을 구성하는 픽셀들을 구별할 수 없도록 만들어, 위상이 0~2p까지 조절 가능한 수퍼픽셀 배열을 형성하는 단계;
    상기 수퍼픽셀 배열의 상기 위상을 조절하여 선형적인 위상의 기울기를 가진 상기 입사광의 평면파 진행 각도를 제어하는 단계; 및
    제어된 상기 평면파 진행 각도를 복수의 렌즈로 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 단계
    를 포함하는 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 입사광을 제어하여 샘플에 입사시키는 단계는,
    상기 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비하는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD)를 사용하고, 상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)를 광학 정렬의 푸리에 평면(Fourier plane) 상에 위치시켜 개별 광원으로 상기 다수의 마이크로미러의 위치를 제어 가능한 레이저 배열을 형성하는 단계;
    상기 레이저 배열을 이용하여 빛을 반사시키는 상기 다수의 마이크로미러의 위치를 변경하여 상기 입사광의 평면파 진행 각도를 제어하는 단계; 및
    제어된 상기 평면파 진행 각도를 복수의 렌즈로 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 단계
    를 포함하는 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 3차원 굴절률 영상을 획득하는 단계는,
    3차원 광 회절 단층촬영 알고리즘(3D optical diffraction tomography algorithm)에 입력하여 상기 3차원 산란 포텐셜 또는 3차원 굴절률 영상을 획득하는 것
    을 특징으로 하는 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법.
  8. 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD)를 사용하여 적어도 하나 이상의 입사광 패턴을 샘플의 평면에 입사시키는 단계;
    상기 입사광 패턴을 변경하여 적어도 하나 이상의 상기 입사광 패턴에 대한 2차원 광학장을 간섭계를 이용하여 측정하는 단계; 및
    측정된 상기 2차원 광학장의 정보로부터 상기 입사광 패턴에 포함된 서로 다른 각도의 평면파에 대한 상기 샘플의 반응을 수치적으로 분석하여, 3차원 굴절률 영상을 획득하는 단계
    를 포함하는 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 방법.
  9. 파면 제어기(wavefront shaper)를 사용하여 입사광의 조사 각도 및 파면 패턴 중 적어도 하나를 변경하여 샘플에 입사시키는 변조부;
    상기 샘플을 통과한 2차원 광학장을 적어도 하나 이상의 상기 입사광에 따라 측정하는 간섭계; 및
    측정된 상기 2차원 광학장의 정보를 통해 3차원 굴절률 영상을 획득하는 영상부
    를 포함하는 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 변조부는,
    기울어지는 각도를 제어하여 상기 입사광의 평면파 진행 각도를 제어하는 상기 파면 제어기인 가변형 거울(Deformable Mirror, DM); 및
    상기 평면파 진행 각도를 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 복수의 렌즈
    를 포함하는 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 변조부는,
    상기 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비하는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD);
    상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)에서 반사된 상기 2차원 광학장을 전달하는 제1 렌즈와 제2 렌즈;
    상기 제1 렌즈와 제2 렌즈 사이에 배치되고, 1차 회절광에 위상이 조절되어 선형적인 기울기를 가진 상기 입사광의 평면파 진행 각도를 제어하는 공간 필터(spatial filter); 및
    상기 평면파 진행 각도를 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 복수의 렌즈
    를 포함하는 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 변조부는,
    상기 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비하는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD);
    상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)에서 반사된 상기 2차원 광학장을 전달하고, 적어도 하나 이상의 렌즈의 중심이 광학 축으로부터 소정간격 벗어나도록 정렬되는 제1 렌즈와 제2 렌즈;
    상기 제1 렌즈와 상기 제2 렌즈의 사이에 배치되는 공간 필터(spatial filter); 및
    평면파 진행 각도를 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 복수의 렌즈
    를 포함하고,
    상기 변조부는 회절 한계까지 축소하여 상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)의 픽셀들을 그룹핑하여 형성되는 수퍼픽셀을 구성하는 픽셀들을 구별할 수 없도록 만들어, 위상이 0~2π까지 조절 가능한 수퍼픽셀 배열을 형성하고, 상기 수퍼픽셀 배열의 상기 위상을 조절하여 선형적인 위상의 기울기를 가진 상기 입사광의 평면파 진행 각도를 제어하는 것
    을 특징으로 하는 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 변조부는,
    상기 파면 제어기로 다수의 마이크로미러를 포함하는 배열을 구비하는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD);
    상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)에서 반사된 상기 2차원 광학장을 전달하는 제1 렌즈; 및
    평면파 진행 각도를 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 복수의 렌즈
    를 포함하고,
    상기 변조부는 상기 디지털 마이크로미러 소자(DMD)를 광학 정렬의 푸리에 평면(Fourier plane) 상에 위치시켜 개별 광원으로 상기 다수의 마이크로미러의 위치를 제어 가능한 레이저 배열을 형성하고, 상기 레이저 배열을 이용하여 빛을 반사시키는 상기 다수의 마이크로미러의 위치를 변경하여 상기 입사광의 평면파 진행 각도를 제어하는 것
    을 특징으로 하는 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치.
  14. 제9항에 있어서,
    상기 영상부는,
    3차원 광 회절 단층촬영 알고리즘(3D optical diffraction tomography algorithm)에 입력하여 상기 3차원 산란 포텐셜 또는 3차원 굴절률 영상을 획득하는 것
    을 특징으로 하는 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치.
  15. 적어도 하나 이상의 입사광 패턴을 샘플의 평면에 입사시키는 디지털 마이크로미러 소자(Digital Micromirror Device, DMD);
    상기 입사광의 평면파 진행 각도를 확대하여 상기 샘플에 입사시키는 제1 렌즈와 제2 렌즈;
    상기 입사광 패턴을 변경하여 적어도 하나 이상의 상기 입사광 패턴에 대한 2차원 광학장을 측정하는 간섭계; 및
    측정된 상기 2차원 광학장의 정보로부터 상기 입사광 패턴에 포함된 서로 다른 각도의 평면파에 대한 상기 샘플의 반응을 수치적으로 분석하여, 3차원 굴절률 영상을 획득하는 영상부
    를 포함하는 파면 제어기를 활용한 초고속 고정밀 3차원 굴절률 측정 장치.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102005632B1 (ko) * 2017-10-11 2019-07-31 한국과학기술원 파면 제어기를 이용한 고속 3차원 광조형 방법 및 장치
KR102051188B1 (ko) * 2017-11-02 2020-01-08 한국과학기술원 능동 홀로그래픽 광학 집게 및 그의 파면 제어 방법
WO2019211910A1 (ja) 2018-05-02 2019-11-07 オリンパス株式会社 データ取得装置
PL237684B1 (pl) * 2019-05-21 2021-05-17 Politechnika Warszawska Wzorzec rozkładu współczynnika załamania
KR102051262B1 (ko) * 2019-06-20 2019-12-02 한국과학기술원 능동 홀로그래픽 광학 집게를 이용한 3차원 정밀 광 조형 방법 및 장치
KR102355140B1 (ko) * 2020-07-28 2022-02-07 주식회사 토모큐브 저간섭성 광원과 다중 패턴 조명을 이용한 3차원 광회절 단층촬영 방법 및 장치

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110129343A (ko) * 2010-05-25 2011-12-01 캐논 가부시끼가이샤 굴절률 분포 계측방법 및 굴절률 분포 계측장치
KR20110130532A (ko) * 2004-03-11 2011-12-05 이코스비젼 시스팀스 엔.브이. 파면 조정 및 향상된 3―ｄ 측정을 위한 방법 및 장치
KR101352803B1 (ko) * 2012-12-03 2014-01-23 광주과학기술원 편광 민감 광 간섭 단층 촬영장치를 위한 파장 가변 레이저
JP2014089195A (ja) * 2006-01-20 2014-05-15 General Hospital Corp 波面変調を使用してスペックル低減を提供する光学的干渉断層撮影法のシステム、構成、及びプロセス
JP2014228870A (ja) * 2013-05-23 2014-12-08 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． コヒーレンス光生成装置、コヒーレンス光生成方法及びディスプレイ装置

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5777719A (en) * 1996-12-23 1998-07-07 University Of Rochester Method and apparatus for improving vision and the resolution of retinal images
JPH1123372A (ja) * 1997-07-02 1999-01-29 Res Dev Corp Of Japan 光波コヒーレンス映像方法及びその装置
US7567596B2 (en) * 2001-01-30 2009-07-28 Board Of Trustees Of Michigan State University Control system and apparatus for use with ultra-fast laser
ATE408368T1 (de) * 2001-03-15 2008-10-15 Amo Wavefront Sciences Llc Tomographisches wellenfrontanalysesystem und verfahren zur abbildung eines optischen systems
US6809307B2 (en) * 2001-09-28 2004-10-26 Raytheon Company System and method for effecting high-power beam control with adaptive optics in low power beam path
AU2003245458A1 (en) * 2002-06-12 2003-12-31 Advanced Research And Technology Institute, Inc. Method and apparatus for improving both lateral and axial resolution in ophthalmoscopy
JP4725967B2 (ja) 2006-02-09 2011-07-13 株式会社ブイ・テクノロジー 微小高さ測定装置及び変位計ユニット
US7460248B2 (en) * 2006-05-15 2008-12-02 Carestream Health, Inc. Tissue imaging system
AU2007281932B2 (en) 2006-08-11 2013-07-25 Northshore University Healthsystem Method for identifying refractive-index fluctuations of a target
GB0812712D0 (en) * 2008-07-10 2008-08-20 Imp Innovations Ltd Improved endoscope
WO2010083381A1 (en) * 2009-01-15 2010-07-22 Physical Sciences, Inc. Adaptive optics line scanning ophthalmoscope
DE102009060793A1 (de) 2009-12-22 2011-07-28 Carl Zeiss Microlmaging GmbH, 07745 Hochauflösendes Mikroskop und Verfahren zur zwei- oder dreidimensionalen Positionsbestimmung von Objekten
US8954130B2 (en) * 2010-12-17 2015-02-10 Canon Kabushiki Kaisha Apparatus and method for irradiating a medium
EP2596745B1 (en) * 2011-10-07 2019-06-19 Popovic, Zoran Reference calibration for an adaptive optics system
US9429743B2 (en) * 2011-10-12 2016-08-30 Ventana Medical Systems, Inc. Systems and methods of polyfocal hyperspectral imaging having a beam splitter with optical channels respectively corresponding to plural image planes
DE102012009836A1 (de) 2012-05-16 2013-11-21 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Lichtmikroskop und Verfahren zur Bildaufnahme mit einem Lichtmikroskop
US9163929B2 (en) * 2012-08-23 2015-10-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Tomographic image generation apparatus having modulation and correction device and method of operating the same
KR102082299B1 (ko) * 2012-11-26 2020-02-27 삼성전자주식회사 단층 영상 생성 장치 및 단층 영상 생성 방법
JP6163685B2 (ja) * 2013-05-23 2017-07-19 国立研究開発法人物質・材料研究機構 ３次元干渉計
KR102070433B1 (ko) * 2013-11-08 2020-01-28 삼성전자주식회사 단층 영상 생성 방법 및 단층 영상 생성 장치
EP3155361A2 (en) * 2014-06-10 2017-04-19 Carl Zeiss Meditec, Inc. Improved frequency-domain interferometric based imaging systems and methods
KR101919957B1 (ko) * 2014-08-12 2018-11-19 웨이브라이트 게엠베하 순간적 시간 영역 광 간섭 단층 촬영

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110130532A (ko) * 2004-03-11 2011-12-05 이코스비젼 시스팀스 엔.브이. 파면 조정 및 향상된 3―ｄ 측정을 위한 방법 및 장치
JP2014089195A (ja) * 2006-01-20 2014-05-15 General Hospital Corp 波面変調を使用してスペックル低減を提供する光学的干渉断層撮影法のシステム、構成、及びプロセス
KR20110129343A (ko) * 2010-05-25 2011-12-01 캐논 가부시끼가이샤 굴절률 분포 계측방법 및 굴절률 분포 계측장치
KR101352803B1 (ko) * 2012-12-03 2014-01-23 광주과학기술원 편광 민감 광 간섭 단층 촬영장치를 위한 파장 가변 레이저
JP2014228870A (ja) * 2013-05-23 2014-12-08 三星電子株式会社Ｓａｍｓｕｎｇ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． コヒーレンス光生成装置、コヒーレンス光生成方法及びディスプレイ装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHIN, SEUNG WOO ET AL.: "Active Illumination Using a Digital Miccromirror Device for Quantitative Phase Imaging.", OPTICS LETTERS, 20 June 2015 (2015-06-20), XP055347105 *

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