KR101607404B1 - 현미경용 다중화 광원 장치 - Google Patents

현미경용 다중화 광원 장치 Download PDF

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한영근
심영보
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 현미경용 다중화 광원 장치는, 중심 파장이 서로 다른 적어도 2개의 광원을 구비한 광원 모듈; 적어도 2개의 광원으로부터 발생되는 광의 경로를 적어도 일부분 일치시키는 이색 거울; 이색 거울에 의해 적어도 일부분이 일치된 광을 확대시킨 후 평행광으로 변환하는 입력 렌즈; 입력 렌즈로부터 전달되는 광을 복수의 빔으로 나누어 각각의 초점을 형성하는 다중 배열 렌즈; 다중 배열 렌즈에 의해 형성된 복수의 빔을 하나의 평면에 중첩시킨 후 확대하여 출력광으로 출력하는 출력 렌즈; 및 출력 렌즈로부터 전달되는 출력광과, 현미경의 대물 렌즈의 시야의 광축이 일치되도록 출력 렌즈로부터의 출력광의 일부를 반사시켜 광의 경로를 조절하는 빔스플리터;를 포함하며, 출력 렌즈로부터의 출력광의 다양한 중심 파장이 혼합되어 다방향으로 조사되는 복수의 빔의 중첩으로 최종 출력광의 빔 형상이 구현될 수 있다.

Description

현미경용 다중화 광원 장치{Multiplexing light source apparatus for microscope}
현미경용 다중화 광원 장치가 개시된다. 보다 상세하게는, 광을 다중화한 후 중첩 조사함으로써 대상에 제공되는 광이 다양한 초점 또는 각도의 광축 성분을 가질 수 있으며, 이러한 광이 안구와 같은 대상에 조사되어 대상을 넓고 선명하게 조명할 수 있는 현미경용 다중화 광원 장치가 개시된다.
일반적으로 안과에서 사용되는 수술용 광원은 현미경의 대물렌즈를 통해 안구에 조사되는 구조를 갖는다. 수술용 광원을 사용하는 과정에서 현미경 시야와 같이 안구에 초점이 집중되는 빔 형상이 발생되는데, 이는 수정체의 렌즈 효과와 더불어 작용하여 안구 관찰 시 매우 작은 영역의 빔 스팟으로 수정체를 관찰해야 하는 결과를 야기시킨다.
이를 해결하기 위해 외부에 조명을 설치할 수 있는데, 이 경우에 대물렌즈와 조명이 동축이 아니므로 수정체 내부를 오히려 전혀 볼 수 없게 된다.
이와 같이 종래의 수술용 광원은 조명 영역(빔 스팟)이 작아 의사는 수술이 불편하였고, 환자에게는 집중된 광량에 의한 안구의 손상에 대한 부담이 있었다. 특히 고령 환자에게 발생하기 쉬운 각막 혼탁 증세가 있을 경우 가시광의 산란이 심하여 환자의 시야가 매우 제한적이며 수술의 난이도와 위험성이 급격하게 높아짐으로써 환자의 부담이 가중될 수 있다.
이를 해결하고자, 빔스플리터를 이용해 서로 다른 경로의 두 빔을 대물렌즈와 같은 광축으로 안구의 양쪽에서 조명하는 기술이 제안되어 시장에 성공적으로 안착하였으나 그 기술은 조명의 면적은 확대하였을지 모르나 높은 광량의 부담, 홍채의 낮은 가시성, 각막 혼탁 시 시야의 제한 등의 다른 문제점들이 발생되는 한계가 있었다.
본 발명의 실시예에 따른 목적은, 광을 다중화한 후 중첩 조사함으로써 대상에 제공되는 광이 다양한 초점 또는 각도의 광축 성분을 가질 수 있으며, 이러한 광이 안구와 같은 대상에 조사되어 대상을 넓고 선명하게 조명할 수 있어 시술의 정확성을 향상시킬 수 있는 현미경용 다중화 광원 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 적외선을 발생시키는 광원과 가시광선을 발생시키는 광원이 선택적으로 사용될 수 있어, 시술 대상인 안구의 표면에 대한 선명한 영상을 얻을 수 있음은 물론 선명한 투과 영상까지 확보할 수 있는 현미경용 다중화 광원 장치를 제공하는 것이다.
또한 본 발명의 실시예에 따른 다른 목적은, 고화질의 입체 영상을 얻을 수 있어 시술자가 모니터를 보면서 시술을 할 수 있으며, 따라서 종래에 시술자가 고개를 숙이고 시술을 직접 함으로써 발생되었던 목 디스크 등을 예방할 수 있는 현미경용 다중화 광원 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 현미경용 다중화 광원 장치는, 중심 파장이 서로 다른 적어도 2개의 광원을 구비한 광원 모듈; 상기 적어도 2개의 광원으로부터 발생되는 광의 경로를 적어도 일부분 일치시키는 이색 거울; 상기 이색 거울에 의해 적어도 일부분이 일치된 광을 확대시킨 후 평행광으로 변환하는 입력 렌즈; 상기 입력 렌즈로부터 전달되는 광을 복수의 빔으로 나누어 각각의 초점을 형성하는 다중 배열 렌즈; 상기 다중 배열 렌즈에 의해 형성된 복수의 빔을 하나의 평면에 중첩시킨 후 확대하여 출력광으로 출력하는 출력 렌즈; 및 상기 출력 렌즈로부터 전달되는 상기 출력광과, 현미경의 대물 렌즈의 시야의 광축이 일치되도록 상기 출력 렌즈로부터의 상기 출력광의 일부를 반사시켜 광의 경로를 조절하는 빔스플리터;를 포함하며, 상기 출력 렌즈로부터의 상기 출력광의 다양한 중심 파장이 혼합되어 다방향으로 조사되는 상기 복수의 빔의 중첩으로 최종 출력광의 빔 형상이 구현되며, 이러한 구성에 의해서, 광을 다중화한 후 중첩 조사함으로써 대상에 제공되는 광이 다양한 초점 또는 각도의 광축 성분을 가질 수 있으며, 이러한 광이 안구와 같은 대상에 조사되어 대상을 넓고 선명하게 조명할 수 있어 시술의 정확성을 향상시킬 수 있다.
일측에 따르면, 상기 빔스플리터를 통해 조사되는 광을 구성하는 상기 복수의 빔이 상기 빔스플리터로부터 멀어질수록 각각 확산되며 중첩될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 적어도 2개의 광원의 광량을 개별적으로 조절함으로써 상기 출력광의 파장 성분의 비율을 조절할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 적어도 2개의 광원은 적외선을 발생시키는 광원이거나 가시광선을 발생시키는 광원이거나, 일부 광원은 적외선의 광을 발생시키는 광원이고 다른 일부 광원은 가시광선을 발생시킬 수 있다.
일측에 따르면, 상기 광원은, 고휘도 발광소자(super luminescent diode, SLD), 할로겐 램프, 제논 램프, 발광 다이오드 (Light emitting diode, LED), 광섬유 레이저, 레이저 다이오드 중 적어도 어느 하나이며, 상기 광원은 중심 파장이 백색광, 단색 가시광 또는 적외선인 광원 중 적어도 2개 이상을 동시에 사용하는 광원일 수 있다.
일측에 따르면, 상기 광원은 직접 광을 발생시키거나, 광섬유에 연결되어 광이 전달되거나, 라이트 파이프 (light pipe)를 통해 광이 전달될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 출력 렌즈는 상호 이격된 2개의 출력 렌즈이며, 상기 출력 렌즈의 이격 거리를 조절하여 상기 출력광의 빔 사이즈 및 작동 거리를 조절할 수 있다.
일측에 따르면, 상기 빔스플리터를 통해 조사되는 광과 상기 현미경의 시야의 변위의 차이 조정을 위해 상기 빔스플리터는 위치 및 각도 조절 가능하다.
일측에 따르면, 상기 빔스플리터의 후단부에는 상기 빔스플리터로부터의 잉여 빔을 흡수하는 흡수체가 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 현미경용 다중화 광원 장치는, 중심 파장이 서로 다른 적어도 2개의 광원을 구비한 광원 모듈; 상기 적어도 2개의 광원으로부터 발생되는 광의 경로를 적어도 일부분 일치시키는 이색 거울; 상기 이색 거울에 의해 적어도 일부분이 일치된 광을 확대시킨 후 평행광으로 변환하는 입력 렌즈; 상기 입력 렌즈로부터 전달되는 광을 내부 전반사를 통해 두 개 이상의 다방향의 빔들로 나누는 라이트 파이프(light pipe); 및 상기 라이트 파이프로부터 전달되는 광과, 현미경의 대물 렌즈의 시야의 광축이 일치하도록 상기 라이트 파이프로부터의 광의 일부를 반사시켜 광의 경로를 조절하는 빔스플리터;를 포함하며, 상기 라이트 파이프로부터의 광의 다양한 중심 파장이 혼합되어 다방향으로 조사되는 상기 다방향의 빔의 중첩으로 최종 출력광의 빔 형상이 구현될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 라이트 파이프 및 상기 빔스플리터 사이에 구비되며, 상기 라이트 파이프에 의해 형성된 상기 다방향의 빔을 하나의 평면에 중첩시킨 후 확대하여 출력광으로 출력하는 출력 렌즈를 더 포함하는 현미경용 다중화 광원 장치.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 현미경용 다중화 광원 장치는, 중심 파장이 서로 다른 적어도 2개의 광원을 구비한 광원 모듈; 상기 적어도 2개의 광원으로부터 발생되는 광의 경로를 적어도 일부분 일치시키는 이색 거울; 상기 이색 거울에 의해 적어도 일부분이 일치된 광을 확대시킨 후 평행광으로 변환하는 입력 렌즈; 상기 입력 렌즈로부터 전달되는 광을 두 개 이상의 다방향의 빔들로 나누는 빔분할부; 및 상기 빔분할부로부터 전달되는 광과, 현미경의 대물 렌즈의 시야의 광축이 일치하도록 상기 빔분할부로부터의 광의 일부를 반사시켜 광의 경로를 조절하는 빔스플리터;를 포함하며, 상기 빔분할부로부터의 광의 다양한 중심 파장이 혼합되어 다방향으로 조사되는 상기 다방향의 빔의 중첩으로 최종 출력광의 빔 형상이 구현될 수 있다.
일측에 따르면, 상기 빔분할부는, 광학 디퓨저(optical diffuser), 다중 모드 광섬유(multi mode fiber), 광섬유 다발(fiber array), 렌즈형 광섬유 다발(lensed-fiber array), 라이트 파이프 (light pipe) 다발, 광학 격자 (optical grating) 및 빔 형상 변환기(beam shaper) 중 어느 하나인 현미경용 다중화 광원 장치.
본 발명의 실시예에 따르면, 광을 다중화한 후 중첩 조사함으로써 대상에 제공되는 광이 다양한 초점 또는 각도의 광축 성분을 가질 수 있으며, 이러한 광이 안구와 같은 대상에 조사되어 대상을 넓고 선명하게 조명할 수 있어 시술의 정확성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 적외선을 발생시키는 광원과 가시광선을 발생시키는 광원이 선택적으로 사용될 수 있어, 시술 대상인 안구의 표면에 대한 선명한 영상을 얻을 수 있음은 물론 선명한 투과 영상까지 확보할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 따르면, 고화질의 입체 영상을 얻을 수 있어 시술자가 모니터를 보면서 시술을 할 수 있으며, 따라서 종래에 시술자가 고개를 숙이고 시술을 직접 함으로써 발생되었던 목 디스크 등을 예방할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 현미경용 다중화 광원 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 현미경용 다중화 광원 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 현미경용 다중화 광원 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 현미경용 다중화 광원 장치의 구성을 도시한 도면이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 구성 및 적용에 관하여 상세히 설명한다. 이하의 설명은 특허 청구 가능한 본 발명의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 본 발명에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 현미경용 다중화 광원 장치의 구성을 도시한 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 현미경용 다중화 광원 장치(100)는, 2개의 광원(111)을 구비한 광원 모듈(110)과, 2개의 광원(111)으로부터 발생되는 광의 경로를 일치시키는 이색 거울(120)과, 이색 거울(120)에 의해 일치된 광을 확대시킨 후 평행광으로 변환하는 입력 렌즈(130)와, 입력 렌즈(130)로부터 전달되는 광을 복수의 빔으로 나누어 각각의 초점을 형성하는 다중 배열 렌즈(140)와, 복수의 빔을 하나의 평면에 중첩시킨 후 확대하여 출력광으로 출력하는 출력 렌즈(150)와, 출력광과 현미경의 대물 렌즈(170)의 시야의 광축이 일치되도록 출력광의 일부를 반사시켜 광의 경로를 조절하는 빔스플리터(160)를 포함할 수 있다.
이러한 구성에 의해서, 출력광의 다양한 중심 파장이 혼합되어 다방향으로 조사되는 복수의 빔의 중첩으로 최종 출력광의 빔 형상이 구현될 수 있다.
각각의 구성에 대해 설명하면, 본 실시예의 광원 모듈(110)은 2개의 광원(111)을 구비하는데, 2개의 광원(111)의 광량을 개별적으로 조절함으로써 출력광의 파장 성분의 비율을 조절할 수 있다. 이를 통해 다양한 반사 및 투과 파장대를 갖는 안구의 각 조직들을 효과적으로 조명할 수 있다.
2개의 광원(111)을 다양한 조합을 가질 수 있다. 2개의 광원(111)이 모두 적외선을 발생시키는 광원일 수 있다. 또는 2개의 광원(111)이 모두 가시광선을 발생시키는 광원일 수 있다. 또는 2개의 광원(111) 중 하나의 광원(111)은 적외선을 발생시키고 다른 하나의 광원(111)은 가시광선을 발생시키는 광원일 수 있다.
이러한 조합들 중 2개의 광원(111) 중 하나가 가시광선을 발생시키는 광원(111)으로 마련되고 다른 하나가 적외선을 발생시키는 광원(111)으로 마련될 뿐 아니라 이들의 광량을 개별적으로 조절할 수 있음으로 인해, 수술의 안정성 및 정확성을 구현할 수 있다.
예를 들면, 적외선을 발생시키는 광원(111)을 사용하여 수술 시 환자의 안구에 가해지는 부담을 줄이고, 안구의 홍채, 수정체, 망막을 포함한 안구 조직을 효과적으로 조명하며, 정상 각막 및 혼탁 각막을 포함한 가시광 산란 조직을 투명하게 투과하여 수정체를 포함한 안구 내부의 선명한 투시 영상을 제공할 수 있다.
부연하면, 안과 수술에 많은 비중을 차지하는 것이 백내장 수술인데 주로 고령 인구가 받는 경우가 많다. 이들은 백내장뿐만 아니라 각막 혼탁 증세를 함께 갖는 경우가 많다. 이러한 경우 가시광선을 통해 확보할 수 있는 시야가 제한되기 때문에 시술 또는 수술이 상당히 어려워지는데, 이 때 적외선을 발생시키는 광원(111)을 사용하여 시야가 제한되는 부분을 투시하여 볼 수 있다.
한편, 가시광선을 발생시키는 광원(111)을 사용하여 안구의 수정체, 망막, 각막, 혈관을 포함한 안구 조직을 효과적으로 조명하며, 안구 조직의 혼탁부, 혈관, 혈전 등을 포함하는 이상 부위의 선명한 표면 영상을 제공할 수도 있다.
한편, 적외선을 발생시키는 광원(111) 및 가시광선을 발생시키는 광원(111)을 사용하여 적외선 및 가시광선을 일정 비율로 혼합 조명할 수 있으며, 이로 인해 전술한 각 광원(111)의 사용에 따른 효과를 구현할 수 있음은 물론 더 낮은 가시광선의 광량을 사용하여 환자의 안구의 부담을 줄이는 추가적인 효과를 구현할 수도 있다.
이와 같이, 안과 시술 시 의사는 광원(111)들의 밝기를 개별적으로 조절하여 적절한 광량을 사용할 수 있으며 동시에 공간상에서 다각도로 조사되는 가시광선, 적외선의 혼합 비율을 환자에 따라 적절히 적용하여 수술 시 모든 조직이 입체적으로 잘 보이는 상태에서 쾌적하고 빠른 수술을 진행할 수 있다. 또한 종래보다 더 낮은 광량을 사용해도 적외선을 조사하는 광원(111)으로 인해 더 밝고 선명한 영상을 얻을 수 있다.
본 실시예의 광원(111)은, 고휘도 발광소자(super luminescent diode, SLD), 할로겐 램프, 제논 램프, 발광 다이오드 (Light emitting diode, LED), 광섬유 레이저, 레이저 다이오드 중 어느 하나로 마련될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니다.
광원(111)은 중심 파장이 백색광, 단색 가시광 또는 적외선인 광원(111) 중 적어도 2개 이상을 동시에 사용할 수 있다.
또한, 본 실시예의 광원(111)은 도 1에 도시된 것처럼, 직접 광을 발생시키는 구조를 가질 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니며, 광섬유에 연결되어 광이 전달되거나, 라이트 파이프 (light pipe)를 통해 광이 전달되는 구조를 가질 수도 있다.
한편, 본 실시예의 이색 거울(120)은 수직으로 배치된 2개의 광원(111)으로부터 제공되는 광의 경로를 적어도 일부분이 일치되도록 합치는 역할을 한다. 이러한 이색 거울(120)은 도 1에 도시된 것처럼, 2개의 광원(111)에 대해 45도 경사진 각도로 배치될 수 있다.
본 실시예의 입력 렌즈(130)는, 이색 거울(120)에 의해 일치된 광 경로를 갖는 광의 크기를 확장시키고 평행광으로 변환하는 역할을 한다.
이색 거울(120)의 후단부에는 다중 배열 렌즈(140)가 배치되어 입력 렌즈(130)로부터 전달되는 광을 여러 갈래의 빔으로 나누는데, 여기서 여러 갈래의 빔은 각각의 초점을 갖게 된다.
다중 배열 렌즈(140)에 의해 나누어진 여러 갈래의 빔은 출력 렌즈(150)를 지나면서 합쳐지고 확대될 수 있다. 즉, 여러 갈래의 복수의 빔이 출력 렌즈(150)에 의해 하나의 평면에 중첩되어 확대될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 실시예의 출력 렌즈(150)는, 2개 구비되어 앞의 출력 렌즈(151)를 통해 복수의 빔을 합칠 수 있고, 뒤의 출력 렌즈(151)를 통해 합쳐진 광을 확대시킬 수 있다.
2개의 출력 렌즈(151)의 이격 거리를 조절하여 출력광의 빔 사이즈 및 작동 거리를 조절할 수 있다. 이를 통해 출력광의 배율 및 초점 거리 등을 조정할 수 있다.
한편, 본 실시예의 빔스플리터(160)는, 도 1에 도시된 것처럼, 출력 렌즈(150)로부터 전달되는 출력광을 스플리팅(splitting)하여 일부는 시술 대상의 안구 방향으로 제공하고 일부는 빔스플리터(160)의 측부에 놓인 잉여 흡수체(180)로 보낸다. 이러한 빔스플리터(160)에 의해 안구를 향하는 출력광의 광 경로를 조절할 수 있다.
빔스플리터(160)의 상부에는 현미경이 대물 렌즈(170)가 놓인다. 이러한 구조로 인해 현미경의 시야와 빔스플리터(160)로부터 제공되는 출력광이 동일한 광축을 갖게 되며, 따라서 음영 지역이 발생되는 일 없이 안구의 전체적인 영역을 조명할 수 있다. 특히 전술한 것처럼, 다중 배열 렌즈(140)에 의해 복수의 빔의 각각의 초점을 형성한 후 출력 렌즈(150) 및 빔스플리터(160)를 통해 각 초점에 해당하는 빔이 안구면에 다각도로 조사되되 최종 빔 형상은 한 면에 중첩되도록 조사됨으로써 안구를 전체적으로 조명할 수 있어 밝고 선명한 영상을 얻을 수 있다.
여기서, 빔스플리터(160)를 통해 조사되는 광을 구성하는 복수의 빔이 안구 방향으로 갈수록 각각 확산되어 중첩됨으로써 조명 영역을 확보할 수 있다.
또한, 빔스플리터(160)를 통해 조사되는 광과 현미경의 시야가 동축을 형성하지 못할 수도 있는데, 이를 위해 변위의 차이 조정을 위해 빔스플리터(160)는 위치 및 각도 조절 가능하다. 이를 통해 빔스플리터(160)로부터 제공되는 광의 조사 위치와 방향 그리고 현미경의 시야의 변위를 동시에 조절할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 광을 다중화한 후 중첩 조사함으로써 대상에 제공되는 광이 다양한 초점 또는 각도의 광축 성분을 가질 수 있으며, 이러한 광이 안구와 같은 대상에 조사되어 대상을 넓고 선명하게 조명할 수 있어 시술의 정확성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.
특히, 적외선을 발생시키는 광원(111)과 가시광선을 발생시키는 광원(111)이 선택적으로 사용될 수 있어, 시술 대상인 안구의 표면에 대한 선명한 영상을 얻을 수 있음은 물론 선명한 투과 영상까지 확보할 수 있다. 여기서, 적외선을 발생시키는 광원(111)은 700 내지 10600나노미터의 레이저이며, 측정 상황 및 각종 환경 변수에 적합하게 빔의 출력 특성을 조정하여 대상에 해를 가하지 않고 대상의 거리를 측정할 수 있다.
또한, 고화질의 입체 영상을 얻을 수 있어 시술자가 모니터를 보면서 시술을 할 수 있으며, 따라서 종래에 시술자가 고개를 숙이고 시술을 직접 함으로써 발생되었던 목 디스크 등을 예방할 수 있다.
한편, 이하에서는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광원 장치에 대해 설명하되 전술한 실시예의 광원 장치와 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 따른 현미경용 다중화 광원 장치의 구성을 도시한 도면이다.
이에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 현미경용 다중화 광원 장치(200)는, 전술한 제1 실시예의 광원 장치(100, 도 1 참조)에 대해서 출력 렌즈(250)의 구성 및 대물 렌즈(270)의 위치 등에 있어서 차이가 있다.
본 실시예의 출력 렌즈(250)는 다중 배열 렌즈(240)에 의해 분할된 복수의 빔을 합친 후 축소시켜 출력광으로 빔스플리터(260)에 제공한다. 그러면 빔스플리터(260)터는 출력광의 일부를 스플리팅하여 안구 방향으로 보내는데 이 때 대물 렌즈(270)가 빔스플리터(260)의 하방에 있고, 별도의 현미경 광학계(290)가 빔스플리터(260)의 상부에 있어서 출력광과 현미경의 시야 그리고 별도의 현미경 광학계(290)로부터 제공되는 광의 광축을 일치시킬 수 있다.
한편, 이하에서는 본 발명의 제3 및 제4 실시예에 따른 광원 장치에 대해 설명하되 전술한 실시예들의 광원 장치와 실질적으로 동일한 부분에 대해서는 그 설명을 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 따른 현미경용 다중화 광원 장치의 구성을 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제4 실시예에 따른 현미경용 다중화 광원 장치의 구성을 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제3 실시예에 따른 현미경용 다중화 광원 장치(300)는, 전술한 제1 실시예의 광원 장치(100, 도 1 참조)에 구비되는 다중 배열 렌즈(140) 대신에 라이트 파이프(340)를 구비한다.
라이트 파이프(340)는 입력 렌즈(330)로부터 전달되는 광을 내부 전반사를 통해 복수 개의 다방향의 빔들로 나누는 역할을 한다. 라이트 파이프(340)에 의해 나누어진 복수의 빔들은 출력 렌즈(350)를 통해 출력광으로 변환되어 빔스플리터(360)를 통해 안구 방향으로 향하게 된다.
한편, 도 4를 참조하면, 본 발명의 제4 실시예에 따른 현미경용 다중화 광원 장치(400)는, 제 3 실시예의 광원 장치(300, 도 3 참조)에 구비되는 출력 렌즈(350)가 구비되지 않고, 라이트 파이프(440)를 통과한 광을 바로 빔스플리터(460)로 보낸다. 그러면 빔스플리터(460)터는 광의 일부를 스플리팅하여 안구 방향으로 보내는데 이 때 대물 렌즈(470)가 빔스플리터(460)의 하방에 있고, 별도의 현미경 광학계가 빔스플리터(460)의 상부에 있어서 출력광과 현미경의 시야 그리고 별도의 현미경 광학계(490)로부터 제공되는 광의 광축을 일치시킬 수 있다.
한편, 전술한 제1 및 제2 실시예에서는 빔 분할을 위해 다중 배열 렌즈가 사용되는 경우에 대해 상술하였고, 제3 및 제4 실시예에서는 라이트 파이프가 사용되는 경우에 대해 상술하였는데 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 빔 분할을 위한 빔분할부로 광학 디퓨저(optical diffuser), 다중 모드 광섬유(multi mode fiber), 광섬유 다발(fiber array), 렌즈형 광섬유 다발(lensed-fiber array), 라이트 파이프 (light pipe) 다발, 광학 격자 (optical grating) 및 빔 형상 변환기(beam shaper) 등이 사용될 수 있음은 당연하다.
한편, 본 발명은 기재된 실시예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정예 또는 변형예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
100 : 현미경용 다중화 광원 장치
110 : 광원 모듈
120 : 이색 거울
130 : 입력 렌즈
140 : 다중 배열 렌즈
150 : 출력 렌즈
160 : 빔스플리터
170 : 대물 렌즈
180 : 잉여 흡수체

Claims (13)

  1. 중심 파장이 서로 다른 적어도 2개의 광원을 구비한 광원 모듈;
    상기 적어도 2개의 광원으로부터 발생되는 광의 경로를 적어도 일부분 일치시키는 이색 거울;
    상기 이색 거울에 의해 적어도 일부분이 일치된 광을 확대시킨 후 평행광으로 변환하는 입력 렌즈;
    상기 입력 렌즈로부터 전달되는 광을 복수의 빔으로 나누어 각각의 초점을 형성하는 다중 배열 렌즈;
    상기 다중 배열 렌즈에 의해 형성된 복수의 빔을 하나의 평면에 중첩시킨 후 확대하여 출력광으로 출력하는 출력 렌즈; 및
    상기 출력 렌즈로부터 전달되는 상기 출력광과, 현미경의 대물 렌즈의 시야의 광축이 일치되도록 상기 출력 렌즈로부터의 상기 출력광의 일부를 반사시켜 광의 경로를 조절하는 빔스플리터;
    를 포함하며,
    상기 2개의 광원은 상기 이색 거울을 기준으로 수직 배치되고 상기 이색 거울은 상기 2개의 이색 거울에 대해 경사지게 배치되며,
    상기 2개의 광원의 광량을 개별적으로 조절함으로써 상기 이색 거울에 의해 적어도 일부분 일치되는 광의 파장 성분의 비율을 조절하고,
    상기 출력 렌즈로부터의 상기 출력광의 다양한 중심 파장이 혼합되어 다방향으로 조사되는 상기 복수의 빔의 중첩으로 최종 출력광의 빔 형상이 구현되는, 현미경용 다중화 광원 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 빔스플리터를 통해 조사되는 광을 구성하는 상기 복수의 빔이 상기 빔스플리터로부터 멀어질수록 각각 확산되며 중첩되는 현미경용 다중화 광원 장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 적어도 2개의 광원은 적외선을 발생시키는 광원이거나 가시광선을 발생시키는 광원이거나, 일부 광원은 적외선의 광을 발생시키는 광원이고 다른 일부 광원은 가시광선을 발생시키는 광원인 현미경용 다중화 광원 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 광원은, 고휘도 발광소자(super luminescent diode, SLD), 할로겐 램프, 제논 램프, 발광 다이오드 (Light emitting diode, LED), 광섬유 레이저, 레이저 다이오드 중 적어도 어느 하나이며,
    상기 광원은 중심 파장이 백색광, 단색 가시광 또는 적외선인 광원 중 적어도 2개 이상을 동시에 사용하는 광원인 현미경용 다중화 광원 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 직접 광을 발생시키거나, 광섬유에 연결되어 광이 전달되거나, 라이트 파이프 (light pipe)를 통해 광이 전달되는 현미경용 다중화 광원 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 출력 렌즈는 상호 이격된 2개의 출력 렌즈이며,
    상기 출력 렌즈의 이격 거리를 조절하여 상기 출력광의 빔 사이즈 및 작동 거리를 조절하는 현미경용 다중화 광원 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 빔스플리터를 통해 조사되는 광과 상기 현미경의 시야의 변위의 차이 조정을 위해 상기 빔스플리터는 위치 및 각도 조절 가능한 현미경용 다중화 광원 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 빔스플리터의 후단부에는 상기 빔스플리터로부터의 잉여 빔을 흡수하는 흡수체가 구비되는 현미경용 다중화 광원 장치.
  10. 중심 파장이 서로 다른 적어도 2개의 광원을 구비한 광원 모듈;
    상기 적어도 2개의 광원으로부터 발생되는 광의 경로를 적어도 일부분 일치시키는 이색 거울;
    상기 이색 거울에 의해 적어도 일부분이 일치된 광을 확대시킨 후 평행광으로 변환하는 입력 렌즈;
    상기 입력 렌즈로부터 전달되는 광을 내부 전반사를 통해 두 개 이상의 다방향의 빔들로 나누는 라이트 파이프(light pipe);
    상기 라이트 파이프로부터 전달되는 광과, 현미경의 대물 렌즈의 시야의 광축이 일치하도록 상기 라이트 파이프로부터의 광의 일부를 반사시켜 광의 경로를 조절하는 빔스플리터;
    를 포함하며,
    상기 2개의 광원은 상기 이색 거울을 기준으로 수직 배치되고 상기 이색 거울은 상기 2개의 이색 거울에 대해 경사지게 배치되며,
    상기 2개의 광원의 광량을 개별적으로 조절함으로써 상기 이색 거울에 의해 적어도 일부분 일치되는 광의 파장 성분의 비율을 조절하고,
    상기 라이트 파이프로부터의 광의 다양한 중심 파장이 혼합되어 다방향으로 조사되는 상기 다방향의 빔의 중첩으로 최종 출력광의 빔 형상이 구현되는, 현미경용 다중화 광원 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 라이트 파이프 및 상기 빔스플리터 사이에 구비되며, 상기 라이트 파이프에 의해 형성된 상기 다방향의 빔을 하나의 평면에 중첩시킨 후 확대하여 출력광으로 출력하는 출력 렌즈를 더 포함하는 현미경용 다중화 광원 장치.
  12. 중심 파장이 서로 다른 적어도 2개의 광원을 구비한 광원 모듈;
    상기 적어도 2개의 광원으로부터 발생되는 광의 경로를 적어도 일부분 일치시키는 이색 거울;
    상기 이색 거울에 의해 적어도 일부분이 일치된 광을 확대시킨 후 평행광으로 변환하는 입력 렌즈;
    상기 입력 렌즈로부터 전달되는 광을 두 개 이상의 다방향의 빔들로 나누는 빔분할부; 및
    상기 빔분할부로부터 전달되는 광과, 현미경의 대물 렌즈의 시야의 광축이 일치하도록 상기 빔분할부로부터의 광의 일부를 반사시켜 광의 경로를 조절하는 빔스플리터;
    상기 2개의 광원은 상기 이색 거울을 기준으로 수직 배치되고 상기 이색 거울은 상기 2개의 이색 거울에 대해 경사지게 배치되며,
    기 2개의 광원의 광량을 개별적으로 조절함으로써 상기 이색 거울에 의해 적어도 일부분 일치되는 광의 파장 성분의 비율을 조절하고,
    기 빔분할부로부터의 광의 다양한 중심 파장이 혼합되어 다방향으로 조사되는 상기 다방향의 빔의 중첩으로 최종 출력광의 빔 형상이 구현되는, 현미경용 다중화 광원 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 빔분할부는, 광학 디퓨저(optical diffuser), 다중 모드 광섬유(multi mode fiber), 광섬유 다발(fiber array), 렌즈형 광섬유 다발(lensed-fiber array), 라이트 파이프 (light pipe) 다발, 광학 격자 (optical grating) 및 빔 형상 변환기(beam shaper) 중 어느 하나인 현미경용 다중화 광원 장치.
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WO2004036284A1 (ja) * 2002-09-30 2004-04-29 Japan Science And Technology Agency 共焦点顕微鏡、共焦点顕微鏡を用いた蛍光測定方法及び偏光測定方法
WO2010053979A2 (en) 2008-11-04 2010-05-14 William Marsh Rice University Image mapping spectrometers

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