KR101735208B1 - 현미경용 다중화 광원 장치 - Google Patents

현미경용 다중화 광원 장치 Download PDF

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KR101735208B1
KR101735208B1 KR1020150160297A KR20150160297A KR101735208B1 KR 101735208 B1 KR101735208 B1 KR 101735208B1 KR 1020150160297 A KR1020150160297 A KR 1020150160297A KR 20150160297 A KR20150160297 A KR 20150160297A KR 101735208 B1 KR101735208 B1 KR 101735208B1
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한영근
심영보
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한양대학교 산학협력단
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Abstract

일 실시예에 따른 다중화 광원 장치는, 중심 파장이 서로 다른 적어도 2개의 광원, 상기 광원으로부터 방출되는 광의 일부 또는 전부를 두 개 이상의 경로로 각각 분할하여 혼합시키는 빔스플리터, 상기 분할되어 혼합된 광을 각각 복수 개의 광축을 갖는 소형 광으로 나누는 적어도 하나의 다중 배열 렌즈, 상기 다중 배열 렌즈에 의하여 형성된 복수의 소형 광들을 평면에 중첩시킨 후 확대하여 출력광으로 출력하는 출력 렌즈 및 상기 출력 렌즈로부터 전달되는 상기 출력광과 현미경의 시야 축이 만나는 지점에 위치하여 상기 출력광과 현미경의 시야가 광축을 서로 공유하도록 하는 출력단 빔스플리터를 포함할 수 있다. 그리하여, 현미경의 시야와 동축으로 관찰대상에 다방면으로 광을 조사할 수 있다.

Description

현미경용 다중화 광원 장치{MULTIPLEXING LIGHT SOURCE APPARATUS FOR MICROSCOPE}
아래의 실시예들은 현미경용 다중화 광원 장치에 관한 것이다.
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 시야를 제한하는 한계가 있다.
한국 특허 2004-7016971호에는 광원 장치에 관하여 개시되어 있다.
일 실시예에 따른 목적은 다각도로 중첩 조사되는 적외선을 활용하여 사람 눈에 부담을 덜 가하는 동시에 약한 가시광을 혼합 사용하여 다양한 색채감을 갖는 선명한 입체 영상을 획득할 수 있는 다중화 광원 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 일 실시예에 따른 목적은 가시광에서 산란성이 높은 혼탁 조직, 점막 조직 등에 투과성이 높은 적외선을 활용함으로써, 관찰대상의 표면을 손상시키거나 걷어내지 않고, 적외선으로 투시하여 환부를 직접 관찰할 수 있는 현미경 장치를 제공하기 위한 것이다.
그에 따라, 상기 다중화 광원 장치 및 현미경 장치를 이용하여 환자 안구의 홍채, 수정체, 망막을 더욱 넓고 선명하게 조명하며, 적외선을 사용하므로 환자가 인지하기도 어려울 정도의 낮은 광량으로도 선명한 입체 시야를 확보할 수 있어 환자의 부담을 줄이는 것을 목표로 한다.
일 실시예에 따른 다중화 광원 장치는, 중심 파장이 서로 다른 적어도 2개의 광원, 상기 광원으로부터 방출되는 광의 일부 또는 전부를 두 개 이상의 경로로 각각 분할하여 혼합시키는 빔스플리터, 상기 분할되어 혼합된 광을 각각 복수 개의 광축을 갖는 소형 광으로 나누는 적어도 하나의 다중 배열 렌즈, 상기 다중 배열 렌즈에 의하여 형성된 복수의 소형 광들을 평면에 중첩시킨 후 확대하여 출력광으로 출력하는 출력 렌즈 및 상기 출력 렌즈로부터 전달되는 상기 출력광과 현미경의 시야 축이 만나는 지점에 위치하여 상기 출력광과 현미경의 시야가 광축을 서로 공유하도록 하는 출력단 빔스플리터를 포함할 수 있다. 그리하여, 현미경의 시야와 동축으로 관찰대상에 다방면으로 광을 조사할 수 있다.
상기 다중화 광원 장치는 두 개의 다중 배열 렌즈를 포함할 수 있다. 또한, 상기 적어도 2개의 광원은 적외선을 발생시키는 광원이거나 가시광선을 발생시키는 광원이거나, 일부 광원은 적외선의 광을 발생시키는 광원이고 다른 일부 광원은 가시광선을 발생시키는 광원일 수 있다.
제1 다중 배열 렌즈는 상기 빔스플리터에 의하여 분할된 광을 각각 복수 개의 광축을 갖는 소형 광으로 나누며, 제2 다중 배열 렌즈는 상기 소형 광들의 초점거리를 조정할 수 있다.
상기 다중화 광원 장치는, 상기 광원과 상기 빔스플리터 사이에 위치하여 상기 광원으로부터 방출되는 광의 크기를 확장하고 발산각을 변경시키는 입력 렌즈를 더 포함할 수 있다.
또한, 다중화 광원 장치는 상기 입력 렌즈와 상기 빔스플리터 사이에 위치하여 상기 광원으로부터 방출되는 광을 하나의 광경로에 혼합시키는 이색 거울을 더 포함할 수 있다.
뿐만 아니라, 다중화 광원 장치는, 상기 빔스플리터와 상기 다중 배열 렌즈 사이에 위치하여 상기 빔스플리터에 의하여 분할되어 혼합된 광을 상기 다중 배열 렌즈 방향으로 반사시키는 거울 및 상기 출력단 빔스플리터의 후단부에 위치하여 상기 출력단 빔스플리터로부터의 잉여 광을 흡수하는 흡수체를 더 포함할 수 있다.
상기 광원은, 고휘도 발광소자(super luminescent diode, SLD), 할로겐 램프, 제논 램프, 발광 다이오드 (Light emitting diode, LED), 광섬유 레이저, 레이저 다이오드, 양자 폭포 레이저 (Quantum Cascaded Laser, QCL) 중 적어도 어느 하나이며, 상기 광원은 중심 파장이 백색광, 단색 가시광 또는 적외선인 광원 중 적어도 2개 이상을 동시에 사용하는 광원일 수 있다.
상기 광원은 직접 광을 발생시키거나, 광섬유에 연결되어 광이 전달되거나, 라이트 파이프 (light pipe)를 통해 광을 전달할 수 있다.
다중화 광원 장치는 상기 출력 렌즈의 이격 거리를 조절하여 상기 출력광의 광 사이즈 또는 작동 거리가 조절될 수 있다.
상기 다중 배열 렌즈는, 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) 또는 빔 형상 변환기(beam shaper) 중 어느 하나로 대체거나 함께 사용될 수 있다.
일 실시예에 따른 현미경 장치는, 중심 파장이 서로 다른 적어도 2개의 광원, 상기 광원으로부터 방출되는 광을 두 개 이상의 경로로 각각 분할하여 혼합시키고 이를 복수 개의 광축을 갖는 소형 광으로 나누는 광학계 모듈, 상기 광학계 모듈에 의하여 형성된 복수의 소형 광들을 평면에 중첩시킨 후 확대하여 출력광으로 출력하는 출력 렌즈, 상기 출력 렌즈의 상측에 위치하는 대물렌즈 및 상기 출력 렌즈로부터 전달되는 상기 출력광과 대물렌즈의 시야의 축이 만나는 지점에 위치하여 상기 출력광과 대물렌즈의 시야가 광축을 서로 공유하도록 하는 출력단 빔스플리터를 포함할 수 있다. 그리하여, 상기 대물렌즈의 시야와 동축으로 관찰대상에 다방면으로 광을 조사할 수 있다.
상기 광학계 모듈은, 상기 광원으로부터 방출되는 광의 일부 또는 전부를 두 개 이상의 경로로 각각 분할하여 혼합시키는 빔스플리터 및 상기 분할되어 혼합된 광을 각각 복수 개의 광축을 갖는 소형 광으로 나누는 적어도 하나의 다중 배열 렌즈를 포함할 수 있다.
현미경 장치는, 상기 두 개의 다중 배열 렌즈를 포함하고, 상기 적어도 2개의 광원은 적외선을 발생시키는 광원이거나 가시광선을 발생시키는 광원이거나, 일부 광원은 적외선의 광을 발생시키는 광원이고 다른 일부 광원은 가시광선을 발생시키는 광원일 수 있다.
제1 다중 배열 렌즈는 상기 빔스플리터에 의하여 분할된 광을 각각 복수 개의 광축을 갖는 소형 광으로 나누며, 제2 다중 배열 렌즈는 상기 소형 광들의 초점거리를 조정할 수 있다.
또한, 현미경 장치는, 상기 광원과 상기 빔스플리터 사이에 위치하여 상기 광원으로부터 방출되는 광의 크기를 확장하고 발산각을 변경시키는 입력 렌즈, 상기 입력 렌즈와 상기 빔스플리터 사이에 위치하여 상기 광원으로부터 방출되는 광을 하나의 광경로에 혼합시키는 이색 거울, 상기 빔스플리터와 상기 다중 배열 렌즈 사이에 위치하여 상기 빔스플리터에 의하여 분할되어 혼합된 광을 상기 다중 배열 렌즈 방향으로 반사시키는 거울 및 상기 출력단 빔스플리터의 후단부에 위치하여 상기 출력단 빔스플리터로부터의 잉여 광을 흡수하는 흡수체를 더 포함할 수 있다.
현미경 장치는 상기 빔스플리터의 위치와 각도를 조정하여 상기 출력광의 조사 위치, 방향 및 현미경 시야의 변위를 동시에 조정할 수 있다.
일 실시예에 따른 다중화 광원 장치는 다각도로 중첩 조사되는 적외선을 활용하여 사람 눈에 부담을 덜 가하는 동시에 약한 가시광을 혼합 사용하여 다양한 색채감을 갖는 선명한 입체 영상을 획득할 수 있다.
또한, 일 실시예에 따른 현미경 장치는 가시광에서 산란성이 높은 혼탁 조직, 점막 조직 등에 투과성이 높은 적외선을 활용함으로써, 관찰대상의 표면을 손상시키거나 걷어내지 않고, 적외선으로 투시하여 환부를 직접 관찰할 수 있다.
그에 따라, 상기 다중화 광원 장치 및 현미경 장치를 이용하여 환자 안구의 홍채, 수정체, 망막을 더욱 넓고 선명하게 조명하며, 적외선을 사용하므로 환자가 인지하기도 어려울 정도의 낮은 광량으로도 선명한 입체 시야를 확보할 수 있어 환자의 부담을 줄일 수 있다.
도1은 다중화 광원 장치를 나타낸다.
도2는 이색 거울을 포함한 다중화 광원 장치를 나타낸다.
도3은 광학계 모듈을 포함한 현미경 장치를 나타낸다.
도4는 대물렌즈와 광학계 모듈의 광축 공유에 대한 정면도를 나타낸다.
이하, 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. 이하의 설명은 실시예들의 여러 태양(aspects) 중 하나이며, 하기의 기술(description)은 실시예에 대한 상세한 기술(detailed description)의 일부를 이룬다.
다만, 일 실시예를 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 관한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 명료하게 하기 위하여 생략하기로 한다.
또한, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 일 실시예에 따른 다중화 광원 장치의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 일 실시예에 따른 다중화 광원 장치의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 일 실시예에 따른 다중화 광원 장치의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도1은 다중화 광원 장치를 나타내고, 도2는 이색 거울을 포함한 다중화 광원 장치를 나타낸다. 도3은 광학계 모듈을 포함한 현미경 장치를 나타내며, 도4는 대물렌즈와 광학계 모듈의 광축 공유에 대한 정면도를 나타낸다.
도1을 참조하면, 일 실시예에 따른 다중화 광원 장치(10)는, 중심 파장이 서로 다른 적어도 2개의 광원(100), 상기 광원(100)으로부터 방출되는 광의 일부 또는 전부를 두 개 이상의 경로로 각각 분할하여 혼합시키는 빔스플리터(beam splitter; 200), 분할되어 혼합된 광을 각각 복수 개의 광축을 갖는 소형 광으로 나누는 적어도 하나의 다중 배열 렌즈(300), 다중 배열 렌즈(300)에 의하여 형성된 복수의 소형 광들을 평면에 중첩시킨 후 확대하여 출력광으로 출력하는 출력 렌즈(400) 및 출력 렌즈(400)로부터 전달되는 출력광과 현미경의 시야 축이 만나는 지점에 위치하여 출력광과 현미경의 시야가 광축을 서로 공유하도록 하는 출력단 빔스플리터(500)를 포함할 수 있다. 그리하여, 현미경의 시야와 동축으로 관찰대상에 다방면으로 광을 조사할 수 있다.
다중화 광원 장치(10)는 두 개의 다중 배열 렌즈(300)를 포함할 수 있다. 또한, 적어도 2개의 광원(100)은 적외선의 을 발생시키는 광원이거나 가시광선을 발생시키는 광원이거나, 일부 광원은 적외선의 광을 발생시키는 광원이고 다른 일부 광원은 가시광선을 발생시키는 광원일 수 있다. 적외선은 범위는 파장의 길이가 3∼25㎛이다. 가시광선의 범위는 파장의 길이가 380~780nm이다. 또한, 근적외선의 범위는 파장의 길이가 0.75∼3㎛이다.
제1 다중 배열 렌즈(310)는 빔스플리터(200)에 의하여 분할된 광을 각각 복수 개의 광축을 갖는 소형 광으로 나누며, 제2 다중 배열 렌즈(320)는 소형 광들의 초점거리를 조정할 수 있다.
다중화 광원 장치(10)는, 광원(100)과 빔스플리터(200) 사이에 위치하여 광원(100)으로부터 방출되는 광의 크기를 확장하고 발산각을 변경시키는 입력 렌즈(600)를 더 포함할 수 있다.
뿐만 아니라, 다중화 광원 장치(10)는 빔스플리터(200)와 다중 배열 렌즈(300) 사이에 위치하여 빔스플리터(200)에 의하여 분할되어 혼합된 광을 다중 배열 렌즈(300) 방향으로 반사시키는 거울(800) 및 출력단 빔스플리터(500)의 후단부에 위치하여 출력단 빔스플리터(500)로부터의 잉여 광을 흡수하는 흡수체(900)를 더 포함할 수 있다.
광원(100)은, 고휘도 발광소자(super luminescent diode, SLD), 할로겐 램프, 제논 램프, 발광 다이오드 (Light emitting diode, LED), 광섬유 레이저, 레이저 다이오드, 양자 폭포 레이저 (Quantum Cascaded Laser, QCL) 중 적어도 어느 하나이며, 상기 광원은 중심 파장이 백색광, 단색 가시광 또는 적외선인 광원 중 적어도 2개 이상을 동시에 사용하는 광원일 수 있다.
또한, 광원(100)은 직접 광을 발생시키거나, 광섬유에 연결되어 광이 전달되거나, 라이트 파이프 (light pipe)를 통해 광을 전달할 수 있다.
광원(100)으로 적외선을 사용하여 환자의 안구에 과량의 빛에 의한 부담을 줄이고, 적외선 반사율이 높은 안구의 홍채, 망막과 적외선 투과율이 높은 수정체, 망막을 포함한 안구 조직을 효과적으로 조명할 수 있다. 또한, 정상 각막 및 혼탁 각막을 포함한 가시광 산란 조직을 투명하게 투과하여 수정체를 포함한 안구 내부의 선명한 입체 투시 영상을 제공할 수 있다.
광원(100)으로 가시광을 사용하는 경우, 안구의 수정체, 망막, 각막, 혈관을 포함한 안구 조직을 효과적으로 조명하며, 안구 조직의 혼탁부, 혈관, 혈전 등을 포함하는 이상 부위의 선명한 입체 영상을 제공할 수 있다.
뿐만 아니라, 광원(100)으로 적외선 및 가시광을 동시에 일정 비율로 혼합 조명하여 상기의 각 광원의 특징을 포괄할 수 있다. 일반적인 가시광 전용 조명에 비하여 현저히 낮은 가시광 광량을 사용하여 환자의 안구의 부담을 줄일 수 있다.
광원(100)으로 두 개 이상의 여러 중심파장의 적외선을 혼합 사용하는 경우, 현미경 본체에서 영상 스펙트럼의 신호 처리를 통해 백색 가시광을 사용한 것과 같은 영상을 제공하는 의사색체(pseudo color) 기술을 구현할 수 있다.
다중 배열 렌즈(300)는 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) 또는 빔 형상 변환기(beam shaper) 중 어느 하나로 대체거나 함께 사용될 수 있다.
이와 같은 다중화 광원 장치(10)는 출력 렌즈(400)의 이격 거리를 조절하여 출력광의 광 사이즈 또는 작동 거리를 조절할 수 있다.
이하에서는, 다중화 광원 장치(10)의 작동 원리를 설명한다.
일 실시예에 따른 다중화 광원 장치(10)는 현미경에 장착되어 시술 시 환자의 안구에 부담이 적으면서도 종래의 광원에 비해 음영 없이 넓은 영역을 조명하고, 선명하고 밝은 영상을 제공하는 광원 장치에 관한 것이다.
기본적인 동작 원리는 적외선, 가시광선 등 여러 종류의 중심 파장을 갖는 SLD, LED 등의 광원(100)에 의하여 광을 방출하고, 빔스플리터(200)에 의하여 상기 광을 다 경로에서 중첩하여 파장 성분을 혼합시킨다. 그 후, 다중 배열 렌즈(lens array; 300)를 통해 혼합 광을 여러 소형 광으로 나누어 광축을 공간적으로 다중화 시킨다. 이를 현미경의 복수의 대물렌즈 시야와 동축으로 안구에 중첩 조사하여 출력광 내에 매우 다양한 각도의 광축 성분을 갖도록 하는 것이다.
빔스플리터(200) 및 다중 배열 렌즈(300)를 이용하여 복수 경로로 진행하는 광원(100)의 소형광의 광축을 공간상에 각각 여러 개 형성하고 출력 렌즈(400)를 통해 각 광축에 해당하는 광이 안구면에 다방면에서 조사되어 마치 공간상의 수많은 방향에서 스포트라이트를 조사하는 것과 같은 효과를 발휘할 수 있다.
또한, 다중화 광원 장치(10)는 출력광을 구성하는 복수의 광 성분의 광축이 안구의 관찰 대상 지점에 수렴하는 한편, 복수의 다중 배열 렌즈(300)간의 거리 조정을 통해 각 광 성분이 조정 가능한 발산각을 가짐으로써 대상 지점에 현미경 시야와 동축상의 전방위에서 스포트 라이트를 비추는 것과 같은 효과를 나타낼 수 있다.
그리고, 입력 광들의 온/오프 및 광량을 개별적으로 조절하여 출력광의 파장 성분 비율을 조정할 수 있다. 그에 따라, 협대역 조명의 기능을 포함하여 다양한 반사 및 투과 파장대를 갖는 안구의 각 조직들을 효과적으로 조명 가능하다.
이와 같이 적외선, 가시광 등 여러 파장대의 광원을 하나의 광으로 중첩할 수 있으므로 안구의 각 조직이 갖는 반사 파장, 투과 파장을 적절히 활용하여 환자 안구의 홍채, 수정체, 망막을 더욱 넓고 선명하게 조명할 수 있다. 또한, 적외선을 사용하므로 환자가 인지하기도 어려울 정도의 낮은 광량으로도 선명한 입체 시야를 확보할 수 있어 환자의 부담을 크게 덜 수 있다.
특히 안과 수술의 많은 부분을 차지하는 백내장 수술 시 수정체의 조명 면적이 매우 넓고 음영이 없기 때문에 홍채 및 홍채와 수정체의 경계면이 선명하게 보이며, 안구에 혼탁 증세가 있는 고령 환자의 경우에도 적외선이 혼탁 부위를 투명하게 투시하여 보여주므로 시술의 시간 단축이 가능하여 안전성을 확보함과 동시에 환자의 빠른 회복과 시술자의 부담 경감을 기대할 수 있다.
도2를 참조하면, 다중화 광원 장치(10)는 입력 렌즈(600)와 빔스플리터(300) 사이에 위치하여 광원(100)으로부터 방출되는 광을 하나의 광경로에 혼합시키는 이색 거울(700)을 더 포함할 수 있다.
이를 활용하여, 복수의 입력 광이 혼합된 후 여러 경로로 나뉘어 각각 다중 광축을 형성할 수 있다. 그 후, 현미경의 다중 시야 축과 동축에서 관찰 대상에 다방면으로 광이 조사됨으로써 음역 영역 없이 대상의 입체적 표면 및 동공을 고루 조명할 수 있다.
도3을 참조하면, 일 실시예에 따른 현미경 장치(1)는, 중심 파장이 서로 다른 적어도 2개의 광원(100), 광원(100)으로부터 방출되는 광을 두 개 이상의 경로로 각각 분할하여 혼합시키고 이를 복수 개의 광축을 갖는 소형 광으로 나누는 광학계 모듈(200, 300), 광학계 모듈(200, 300)에 의하여 형성된 복수의 소형 광들을 평면에 중첩시킨 후 확대하여 출력광으로 출력하는 출력 렌즈(400), 출력 렌즈(400)의 상측에 위치하는 대물렌즈(20) 및 출력 렌즈(400)로부터 전달되는 출력광과 대물렌즈(20)의 시야의 축이 만나는 지점에 위치하여 출력광과 대물렌즈(20)의 시야가 광축을 서로 공유하도록 하는 출력단 빔스플리터(500)를 포함할 수 있다. 그리하여, 대물렌즈(20)의 시야와 동축으로 관찰대상에 다방면으로 광을 조사할 수 있다.
상기 광학계 모듈은, 광원(100)으로부터 방출되는 광의 일부 또는 전부를 두 개 이상의 경로로 각각 분할하여 혼합시키는 빔스플리터(200) 및 분할되어 혼합된 광을 각각 복수 개의 광축을 갖는 소형 광으로 나누는 적어도 하나의 다중 배열 렌즈(300)를 포함할 수 있다.
현미경 장치(1)는, 상기 두 개의 다중 배열 렌즈(310, 320)를 포함하고, 적어도 2개의 광원(110, 120)은 적외선을 발생시키는 광원이거나 가시광선을 발생시키는 광원이거나, 일부 광원은 적외선의 광을 발생시키는 광원이고 다른 일부 광원은 가시광선을 발생시키는 광원일 수 있다.
제1 다중 배열 렌즈(310)는 빔스플리터(200)에 의하여 분할된 광을 각각 복수 개의 광축을 갖는 소형 광으로 나누며, 제2 다중 배열 렌즈(320)는 소형 광들의 초점거리를 조정할 수 있다.
또한, 현미경 장치(10)는 광원(100)과 빔스플리터(200) 사이에 위치하여 광원(100)으로부터 방출되는 광의 크기를 확장하고 발산각을 변경시키는 입력 렌즈(600), 입력 렌즈(600)와 빔스플리터(200) 사이에 위치하여 광원(100)으로부터 방출되는 광을 하나의 광경로에 혼합시키는 이색 거울(700), 빔스플리터(200)와 다중 배열 렌즈(300) 사이에 위치하여 빔스플리터(200)에 의하여 분할되어 혼합된 광을 다중 배열 렌즈(300) 방향으로 반사시키는 거울(800) 및 출력단 빔스플리터(500)의 후단부에 위치하여 출력단 빔스플리터(500)로부터의 잉여 광을 흡수하는 흡수체(900)를 더 포함할 수 있다.
현미경 장치(1)는 빔스플리터(200)의 위치와 각도를 조정하여 출력광의 조사 위치, 방향 및 현미경 시야의 변위를 동시에 조정할 수 있다.
도4는 대물렌즈와 광학계 모듈의 광축 공유에 대한 정면도를 나타낸다. 여기서 제1 영역(A)은 동일 광축상의 출력광 및 대물렌즈의 시야를 나타내는 것이다. 제2 영역(B)은 복수의 경로로 나뉜 출력광 및 현미경의 시야가 중첩되어 입체 시야를 형성하는 영역을 의미한다. 그리하여, 현미경과 광학계 모듈의 광축 공유에 의하여 형성된 입체 시야의 영역을 모식적으로 표현할 수 있다.
상기 설명한 다중화 광원 장치(10) 및 현미경 장치(1)를 활용함으로써, 다각도로 중첩 조사되는 적외선을 활용하여 사람 눈에 부담을 덜 가하는 동시에 약한 가시광을 혼합 사용하여 다양한 색채감을 갖는 선명한 입체 영상을 획득할 수 있다.
또한, 가시광에서 산란성이 높은 혼탁 조직, 점막 조직 등에 투과성이 높은 적외선을 활용함으로써, 관찰대상의 표면을 손상시키거나 걷어내지 않고, 적외선으로 투시하여 환부를 직접 관찰할 수 있다. 그리하여, 환자 안구의 홍채, 수정체, 망막을 더욱 넓고 선명하게 조명하며, 적외선을 사용하므로 환자가 인지하기도 어려울 정도의 낮은 광량으로도 선명한 입체 시야를 확보할 수 있어 환자의 부담을 줄일 수 있다.
이상과 같이 실시예에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 실시예가 설명되었으나 이는 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것이다. 또한, 본 발명이 상술한 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 그러므로, 본 발명의 사상은 상술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
1 : 현미경 장치
10 : 다중화 광원 장치
20 : 대물렌즈
100 : 광원
110 : 제1 광원
120 : 제2 광원
200 : 빔스플리터
300 : 다중 배열 렌즈
310 : 제1 다중 배열 렌즈
320 : 제2 다중 배열 렌즈
400 : 출력 렌즈
500 : 출력단 빔스플리터
600 : 입력 렌즈
700 : 이색 거울
800 : 거울
900 : 흡수체
A : 제1 영역
B : 제2 영역

Claims (14)

  1. 중심 파장이 서로 다른 적어도 2개의 광원;
    상기 광원으로부터 방출되는 광의 일부 또는 전부를 두 개 이상의 경로로 각각 분할하여 혼합시키는 빔스플리터;
    상기 분할되어 혼합된 광을 각각 복수 개의 광축을 갖는 소형 광으로 나누는 두 개의 다중 배열 렌즈;
    상기 다중 배열 렌즈에 의하여 형성된 복수의 소형 광들을 평면에 중첩시킨 후 확대하여 출력광으로 출력하는 출력 렌즈; 및
    상기 출력 렌즈로부터 전달되는 상기 출력광과 현미경의 시야 축이 만나는 지점에 위치하여, 상기 출력광과 현미경의 시야가 광축을 서로 공유하도록 하는 출력단 빔스플리터;
    를 포함하고,
    상기 적어도 2개의 광원은, 적외선을 발생시키는 광원이거나 가시광선을 발생시키는 광원이거나, 일부 광원은 적외선의 광을 발생시키는 광원이고 다른 일부 광원은 가시광선을 발생시키는 광원이며,
    제1 다중 배열 렌즈는 상기 빔스플리터에 의하여 분할된 광을 각각 복수 개의 광축을 갖는 소형 광으로 나누며, 제2 다중 배열 렌즈는 상기 소형 광들의 초점거리를 조정하여,
    현미경의 시야와 동축에서 관찰대상에 다방면으로 광을 조사하는, 다중화 광원 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 광원과 상기 빔스플리터 사이에 위치하여, 상기 광원으로부터 방출되는 광의 크기를 확장하고 발산각을 변경시키는 입력 렌즈;를 더 포함하는, 다중화 광원 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 입력 렌즈와 상기 빔스플리터 사이에 위치하여, 상기 광원으로부터 방출되는 광을 하나의 광경로에 혼합시키는 이색 거울;을 더 포함하는, 다중화 광원 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 빔스플리터와 상기 다중 배열 렌즈 사이에 위치하여, 상기 빔스플리터에 의하여 분할되어 혼합된 광을 상기 다중 배열 렌즈 방향으로 반사시키는 거울;을 더 포함하는, 다중화 광원 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 출력단 빔스플리터의 후단부에 위치하여, 상기 출력단 빔스플리터로부터의 잉여 광을 흡수하는 흡수체;를 더 포함하는, 다중화 광원 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 광원은, 고휘도 발광소자(super luminescent diode, SLD), 할로겐 램프, 제논 램프, 발광 다이오드 (Light emitting diode, LED), 광섬유 레이저, 레이저 다이오드, 양자 폭포 레이저 (Quantum Cascaded Laser, QCL) 중 적어도 어느 하나이며,
    상기 광원은 중심 파장이 백색광, 단색 가시광 또는 적외선인 광원 중 적어도 2개 이상을 동시에 사용하는 광원인, 다중화 광원 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 광원은 직접 광을 발생시키거나, 광섬유에 연결되어 광이 전달되거나, 라이트 파이프 (light pipe)를 통해 광이 전달되는 다중화 광원 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 출력 렌즈의 이격 거리를 조절하여 상기 출력광의 광 사이즈 또는 작동 거리가 조절될 수 있는, 다중화 광원 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 다중 배열 렌즈는, 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) 또는 빔 형상 변환기(beam shaper) 중 어느 하나로 대체거나 함께 사용될 수 있는, 다중화 광원 장치.
  12. 중심 파장이 서로 다른 적어도 2개의 광원;
    상기 광원으로부터 방출되는 광을 두 개 이상의 경로로 각각 분할하여 혼합시키고, 이를 복수 개의 광축을 갖는 소형 광으로 나누는 광학계 모듈;
    상기 광학계 모듈에 의하여 형성된 복수의 소형 광들을 평면에 중첩시킨 후 확대하여 출력광으로 출력하는 출력 렌즈;
    상기 출력 렌즈의 상측에 위치하는 대물렌즈; 및
    상기 출력 렌즈로부터 전달되는 상기 출력광과 대물렌즈의 시야의 축이 만나는 지점에 위치하여, 상기 출력광과 대물렌즈의 시야가 광축을 서로 공유하도록 하는 출력단 빔스플리터;
    를 포함하고,
    상기 광학계 모듈은,
    상기 광원으로부터 방출되는 광의 일부 또는 전부를 두 개 이상의 경로로 각각 분할하여 혼합시키는 빔스플리터; 및
    상기 분할되어 혼합된 광을 각각 복수 개의 광축을 갖는 소형 광으로 나누는 두 개의 다중 배열 렌즈;를 포함하고,
    상기 적어도 2개의 광원은 적외선을 발생시키는 광원이거나 가시광선을 발생시키는 광원이거나, 일부 광원은 적외선의 광을 발생시키는 광원이고 다른 일부 광원은 가시광선을 발생시키는 광원이며,
    제1 다중 배열 렌즈는 상기 빔스플리터에 의하여 분할된 광을 각각 복수 개의 광축을 갖는 소형 광으로 나누며, 제2 다중 배열 렌즈는 상기 소형 광들의 초점거리를 조정하여,
    상기 대물렌즈의 시야와 동축으로 관찰대상에 다방면으로 광을 조사하는, 현미경 장치.
  13. 삭제
  14. 제12항에 있어서,
    상기 광원과 상기 빔스플리터 사이에 위치하여 상기 광원으로부터 방출되는 광의 크기를 확장하고 발산각을 변경시키는 입력 렌즈;
    상기 입력 렌즈와 상기 빔스플리터 사이에 위치하여 상기 광원으로부터 방출되는 광을 하나의 광경로에 혼합시키는 이색 거울;
    상기 빔스플리터와 상기 다중 배열 렌즈 사이에 위치하여 상기 빔스플리터에 의하여 분할되어 혼합된 광을 상기 다중 배열 렌즈 방향으로 반사시키는 거울; 및
    상기 출력단 빔스플리터의 후단부에 위치하여 상기 출력단 빔스플리터로부터의 잉여 광을 흡수하는 흡수체;를 더 포함하고,
    상기 빔스플리터의 위치와 각도를 조정하여, 상기 출력광의 조사 위치, 방향 및 현미경 시야의 변위를 동시에 조정할 수 있는, 현미경 장치.
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